一种产生混合阶庞加莱光束的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种产生混合阶庞加莱光束的装置及方法，包括激光器、四分之一波片一、q片一、偏振分光镜、半波片、四分之一波片二、q片二和CCD相机；本发明专利技术中使用常用的偏振器件，使用的器件较为容易购买，更加易于实施；其中偏振分光镜的透射分量和反射分量均可利用来产生混合阶庞加莱光束，且装置可调整性强；该方法装置结构简单，无需使用空间光调制器或光栅，通过两个q片产生了混合阶庞加莱光束；具有很强的灵活性和可操作性，可以转动半波片和四分之一波片，很方便地调节输出的混合阶庞加莱光束的偏振状态。光束的偏振状态。光束的偏振状态。

【技术实现步骤摘要】
一种产生混合阶庞加莱光束的装置及方法


[0001]本专利技术涉及激光偏振调制
，具体是一种产生混合阶庞加莱光束的装置及方法。

技术介绍

[0002]近年来，具有特殊偏振特性和涡旋特性的矢量光束受到了越来越广泛的关注。矢量光束能同时携带光的偏振信息和螺旋相位信息，这是源于矢量光场是光子自旋角动量和轨道角动量耦合的结果。矢量光场可以通过锥形布儒斯特棱镜、干涉仪、亚波长光栅、q片等多种方法产生，且被应用于光学操控、光通信、高分辨率成像等多个领域。
[0003]光场的偏振状态通常可以表示在相应的庞加莱球上。混合阶庞加莱光束是混合阶庞加莱球上对应的一类矢量光束，它的左旋和右旋分量上具有不同的螺旋相位。利用干涉法和光栅法均可产生混合阶庞加莱光束，但干涉法往往光路结构复杂，一般还要使用螺旋相位片或空间光调制器附加调制相位；而光栅法一般有多级次的衍射，因而有较大的透射损耗。本专利技术在两个不同q片的基础上，建立了简易的光路结构，将一束线偏振的高斯光束最终转化为混合阶庞加莱光束，具有结构简单、易于实施、激光损耗小等优点，具有较大的应用价值。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种产生混合阶庞加莱光束的装置及方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种产生混合阶庞加莱光束的装置及方法，包括激光器、四分之一波片一、q片一、偏振分光镜、半波片、四分之一波片二、q片二和CCD相机，其特征在于，具体方法步骤为：r/>[0007]激光器发出水平线偏振的高斯光束；
[0008]光束通过四分之一波片一，产生右旋偏振的高斯光束；
[0009]光束通过q片一，q片一具有值为q1的光轴空间变化周期，将右旋偏振的高斯光束转化为左旋偏振的涡旋光束，涡旋光束具有2q1的拓扑荷；
[0010]光束通过偏振分光镜4，产生水平线偏振的涡旋光束；
[0011]光束通过半波片5，半波片5快轴方向为θ，产生2θ偏振方向涡旋光束；
[0012]光束通过四分之一波片二6，产生任意椭圆偏振的涡旋光束，当四分之一波片二6和半波片5的快轴方向均为水平方向时，则涡旋光束偏振方向仍为水平方向；
[0013]光束经过q片二，q片一具有值为q2的光轴空间变化周期，涡旋光束转变为混合阶庞加莱光束，该光束右旋分量带有
‑
2(q1‑
q2)的拓扑荷，右旋分量带有
‑
2(q1+q2)的拓扑荷，光场分布为：其中，E
R
和E
L
分别是混合阶庞加莱光束右旋分量和左旋分量的振幅，φ是光斑上的空间方位角；
[0014]混合阶庞加莱光束入射到CCD相机8中，CCD相机8检测光束的强度分布，也可在CCD
相机8前加入检偏装置测量光束的偏振分布，检偏装置通常由四分之一波片、半波片和偏振分光镜组成。
[0015]作为本专利技术进一步的方案：所述激光器1、四分之一波片一2、q片一3、偏振分光镜4、半波片5、四分之一波片二6、q片二7和CCD相机8之间安装在同一水平面上。
[0016]作为本专利技术再进一步的方案：所述四分之一波片一2的快轴方向为45度。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0018]1、本专利技术中使用常用的偏振器件，使用的器件较为容易购买，更加易于实施。
[0019]2、本专利技术中偏振分光镜的透射分量和反射分量均可利用来产生混合阶庞加莱光束，装置可调整性强。
[0020]3、本专利技术中该方法装置结构简单，无需使用空间光调制器或光栅，通过两个q片产生了混合阶庞加莱光束。
[0021]4、本专利技术中具有很强的灵活性和可操作性，可以转动半波片和四分之一波片，很方便地调节输出的混合阶庞加莱光束的偏振状态。
附图说明
[0022]图1为一种产生混合阶庞加莱光束的装置及方法的结构示意图。
[0023]图2为一种产生混合阶庞加莱光束的装置及方法中q1＝1/2，q2＝1时混合阶庞加莱光束的强度分布和偏振分布示意图。
[0024]图3为一种产生混合阶庞加莱光束的装置及方法中q1＝1，q2＝1/2时混合阶庞加莱光束的强度分布和偏振分布示意图。
[0025]图中：1、激光器；2、四分之一波片一；3、q片一；4、偏振分光镜；5、半波片；6、四分之一波片二；7、q片二；8、CCD相机。
具体实施方式
[0026]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]请参阅图1～3，本专利技术实施例中，一种产生混合阶庞加莱光束的装置及方法，包括激光器1、四分之一波片一2、q片一3、偏振分光镜4、半波片5、四分之一波片二6、q片二7和CCD相机8，其特征在于，具体方法步骤为：
[0028]S1：激光器1发出水平线偏振的高斯光束；
[0029]S2：光束通过四分之一波片一2，产生右旋偏振的高斯光束；
[0030]S3：光束通过q片一3，q片一3具有值为q1的光轴空间变化周期，将右旋偏振的高斯光束转化为左旋偏振的涡旋光束，涡旋光束具有2q1的拓扑荷；
[0031]S4：光束通过偏振分光镜4，产生水平线偏振的涡旋光束；
[0032]S5：光束通过半波片5，半波片5快轴方向为θ，产生2θ偏振方向涡旋光束；
[0033]S6：光束通过四分之一波片二6，产生任意椭圆偏振的涡旋光束，当四分之一波片二6和半波片5的快轴方向均为水平方向时，则涡旋光束偏振方向仍为水平方向；
[0034]S7：光束经过q片二7，q片一3具有值为q2的光轴空间变化周期，涡旋光束转变为混合阶庞加莱光束，该光束右旋分量带有
‑
2(q1‑
q2)的拓扑荷，右旋分量带有
‑
2(q1+q2)的拓扑荷，光场分布为：其中，E
R
和E
L
分别是混合阶庞加莱光束右旋分量和左旋分量的振幅，φ是光斑上的空间方位角；
[0035]S8：混合阶庞加莱光束入射到CCD相机8中，CCD相机8检测光束的强度分布，也可在CCD相机8前加入检偏装置测量光束的偏振分布，检偏装置通常由四分之一波片、半波片和偏振分光镜组成。
[0036]实施例一
[0037]所述激光器1、四分之一波片一2、q片一3、偏振分光镜4、半波片5、四分之一波片二6、q片二7和CCD相机8之间安装在同一水平面上。
[0038]实施例二
[0039]所述四分之一波片一2的快轴方向为45度。
[0040]本专利技术的工作原理是：使用时首先激光器1发出水平线偏振的高斯光束；光束通过四分之一波片一2，产生右旋偏振本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种产生混合阶庞加莱光束的装置及方法，包括激光器(1)、四分之一波片一(2)、q片一(3)、偏振分光镜(4)、半波片(5)、四分之一波片二(6)、q片二(7)和CCD相机(8)，其特征在于，具体方法步骤为：S1：激光器(1)发出水平线偏振的高斯光束；S2：光束通过四分之一波片一(2)，产生右旋偏振的高斯光束；S3：光束通过q片一(3)，q片一(3)具有值为q1的光轴空间变化周期，将右旋偏振的高斯光束转化为左旋偏振的涡旋光束，涡旋光束具有2q1的拓扑荷；S4：光束通过偏振分光镜(4)，产生水平线偏振的涡旋光束；S5：光束通过半波片(5)，半波片(5)快轴方向为θ，产生2θ偏振方向涡旋光束；S6：光束通过四分之一波片二(6)，产生任意椭圆偏振的涡旋光束，当四分之一波片二(6)和半波片(5)的快轴方向均为水平方向时，则涡旋光束偏振方向仍为水平方向；S7：光束经过q片二(7)，q片一(3)具有值为q2的光轴空间变化周期，涡旋光束转变为混合阶庞加莱光束，该光束...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨博，罗达金，宋伟红，
申请(专利权)人：四川中科朗星光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：