一种圆偏振探测器的光学元件生成方法、装置及光学元件制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种圆偏振探测器的光学元件生成方法、装置及光学元件，所述方法包括以下步骤：将参考光调整为第一旋向圆偏振光，调整信号光为第一偏振态光，构建第一曝光偏振全息干涉场；通过第一曝光偏振全息干涉场在偏振全息记录片中产生第一强度信号图；将参考光调整为第二旋向圆偏振光，调整信号光为第二偏振态光，构建第二曝光偏振全息干涉场；通过第二曝光干涉场在偏振全息记录片记录第二强度信号图，在偏振全息记录片的预设位置产生偏振复用干涉场，制得全息元件。实现了在几秒内制备完成圆偏振探测器所需要的光学元件，偏振全息记录片可以采用常用的具有偏振灵敏度的全息材料，大大降低制造成本。大大降低制造成本。大大降低制造成本。

【技术实现步骤摘要】
一种圆偏振探测器的光学元件生成方法、装置及光学元件


[0001]本申请涉及光学
，具体涉及一种圆偏振探测器的光学元件生成方法、装置及光学元件。

技术介绍

[0002]偏振作为光固有的重要特性，在科学研究中发挥着重要作用。偏振光在光通信、成像、显微镜和遥感在内的广泛应用显示了卓越的能力。特别是，右旋或左旋圆偏振光(CPL)在吸收或某些反应中具有完全不同的特性。CPL 已广泛应用于生物传感、光学成像、手性成分分析等。因此，在实际应用中区分左手和右手CPL的有效方法是重要而急迫的。例如，在偏振成像中，前三个斯托克斯参数(S0、S1、S2)与线偏振分量有关，而第四个参数S3则表征物体的圆偏振成分。目前，已有许多方法来区分圆偏振光束的旋向性。传统的偏振测量方法依赖于使用光学元件，例如H.G.Berry、G.Gabrielse、和 A.Livingston的《Measurement of the Stokes parameters of Light》以及 R.M.Azzam、N.M.Bashara和S.S.Ballard的《Ellipsometry and polarizedlight》中的旋转偏振器和延迟波片。光学实验室最常用的方法是使用四分之一波片的光学元件和偏光片的组合，这种方式体积庞大且难以集成。
[0003]如今，各种类型的光学元件基于在超表面上和超材料被广泛研究以实现圆偏振操纵和检测，具有设计灵活、性能优良、结构紧凑、易于小型化等优点。如C.Zhang、J.Hu、Y.Dong、A.Zeng、H.Huang及C.Wang的《High efficiencyall
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dielectric pixelated metasurface for near
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infrared full
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Stokes polarization detection》中的像素化超表面及A.Basiri、X.Chen、J.Bai、 P.Amrollahi、J.Carpenter、Z.Holman、C.Wang及Y.Yao的《Nature
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inspiredchiral metasurfaces for circular polarization detection andfull
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Stokes polarimetric measurements》中的基于电介质的手性超材料和介电
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金属混合结构以及基于单个或堆叠平面等离子体超表面的手性超材料。包括J.Zhang,Z.Guo,K.Zhou,L.Ran,L.Zhu,W.Wang,Y.Sun,F.Shen, J.Gao,and S.Liu的《Circular polarization analyzer based on anArchimedean nano
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pinholes array》中的具有空间方位变化的纳米棒、B.Zhu、 G.Ren,Y.Gao、B.Wu、C.Wan及S.Jian的《Graphene circular polarizationanalyzer based on unidirectional excitation of plasmons》金属纳米天线阵列和D.Wen、F.Yue、G.Li、G.Zheng、K.Chan、S.Chen、M.Chen、K.F.Li、 P.W.H.Wong及K.W.Cheah等人的《Helicity multiplexed broadbandmetasurface holograms》超表面全息图。然而，制造过程通常耗时且成本高。此外，制造大面积的纳米结构将导致纳米制造的复杂性和更严格的要求。

技术实现思路

[0004]鉴于上述问题，本申请提供了一种圆偏振探测器的光学元件生成方法、装置及光学元件，解决现有的圆偏振探测器的光学元件制造过程通常耗时长及成本高的问题。
[0005]为实现上述目的，专利技术人提供了一种圆偏振探测器的光学元件生成方法，包括以
下步骤：
[0006]将参考光调整为第一旋向圆偏振光，根据参考光与信号光之间的干涉角调整信号光为第一偏振态光，构建第一曝光偏振全息干涉场；
[0007]通过第一曝光偏振全息干涉场在偏振全息记录片的预设位置记录第一强度信号图；
[0008]将参考光调整为第二旋向圆偏振光，根据参考光与信号光之间的干涉角调整信号光为第二偏振态光，构建第二曝光偏振全息干涉场；
[0009]通过第二曝光偏振全息干涉场在偏振全息记录片的预设位置记录第二强度信号图；
[0010]基于偏光全息中的零再现效应，第一曝光偏振全息干涉场及第二曝光偏振全息干涉场分别记录在偏振全息记录片的预设位置产生偏振复用干涉场，制得全息元件。
[0011]进一步优化，所述第一旋向圆偏振光为右旋圆偏振光，所述第一偏振态光的偏振态为s
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(1/cosθ)ip
+
；第二旋向偏振光为左旋圆偏振光，所述第二偏振态光的偏振态为s+(1/cosθ)ip
+
，θ为参考光与信号光之间的干涉角；
[0012]或者，第一旋向圆偏振光为左旋圆偏振光，所述第一偏振态光的偏振态为s+(1/cosθ)ip
+
；第二旋向偏振光为右旋圆偏振光，所述第二偏振态光的偏振态为s
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(1/cosθ)ip
+
，θ为参考光与信号光之间的干涉角。
[0013]进一步优化，所述偏振全息记录片为菲醌掺杂聚甲基丙烯酸甲酯光聚合物。
[0014]还提供了另一个技术方案：一种圆偏振探测器的光学元件生成装置，包括：
[0015]激光器，用于产生激光；
[0016]偏振分束器，用于将激光器产生的激光分为信号光及参考光；
[0017]信号光路，用于将信号光照射偏振全息记录片；
[0018]参考光路，用于将参考光照射偏振全息记录片；
[0019]第一四分之一波片，所述第一四分之一波片设置在信号光路上，所述第一四分之一波片用于根据参考光与信号光之间的干涉角调整信号光的偏振态；
[0020]空间光调制器，所述空间光调制器设置在信号光路上，用于加载强度信号图；
[0021]第一成像透镜，所述第一成像透镜设置在信号光路中，用于将信号光路中的强度信号图成像至偏振全息记录片上；
[0022]第一半波片，所述第一半波片设置在参考光路上，用于将将参考光的s 偏振调节为p偏振；
[0023]第二四分之一波片，所述第二四分之一波片设置在参考光路上，用于将参考光调整为右旋圆偏振光或者左旋圆偏振光。
[0024]进一步优化，还包括扩束镜，所述扩束镜设置在激光器与偏振分束器之间，所述扩束镜用于对激光器产生的激光进行扩束。
[0025]进一步优化，还包括第二半波片，所述第二半波片设置在激光器与偏振分束器之间，所述第二半波片用于调整信号光和参考光的强度比。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种圆偏振探测器的光学元件生成方法，其特征在于，包括以下步骤：将参考光调整为第一旋向圆偏振光，根据参考光与信号光之间的干涉角调整信号光为第一偏振态光，构建第一曝光偏振全息干涉场；通过第一曝光偏振全息干涉场在偏振全息记录片的预设位置记录第一强度信号图；将参考光调整为第二旋向圆偏振光，根据参考光与信号光之间的干涉角调整信号光为第二偏振态光，构建第二曝光偏振全息干涉场；通过第二曝光偏振全息干涉场在偏振全息记录片的预设位置记录第二强度信号图；基于偏光全息中的零再现效应，第一曝光偏振全息干涉场及第二曝光偏振全息干涉场分别记录在偏振全息记录片的预设位置产生偏振复用干涉场，制得全息元件。2.根据权利要求1所述圆偏振探测器的光学元件生成方法，其特征在于，所述第一旋向圆偏振光为右旋圆偏振光，所述第一偏振态光的偏振态为s
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(1/cosθ)ip
+
；第二旋向偏振光为左旋圆偏振光，所述第二偏振态光的偏振态为s+(1/cosθ)ip
+
,θ为参考光与信号光之间的干涉角；或者，第一旋向圆偏振光为左旋圆偏振光，所述第一偏振态光的偏振态为s+(1/cosθ)ip
+
；第二旋向偏振光为右旋圆偏振光，所述第二偏振态光的偏振态为s
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(1/cosθ)ip
+
，θ为参考光与信号光之间的干涉角。3.一种圆偏振探测器的光学元件生成装置，其特征在于，所述装置应用于如权利要求1
‑
2任意一项所述圆偏振探测器的光学元件生成方法，所述装置包括：激光器，用于产生激光；偏振分束器，用于将激光器产生的激光分为信号光及参考光；信号光路，用于将信号光照射到偏振全息记录片；参考光路，用于将参考光照射到偏振全息记录片；第一四分之一波片，所述第一四分之一波片设置在信号光路上，所述第一四分之一波片用于根据参考光与信号光之间的干...

【专利技术属性】
技术研发人员：张远颖，谭小地，张琪，
申请(专利权)人：福建师范大学，
类型：发明
国别省市：