一种偏振分布可调的矢量光束的产生装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种偏振分布可调的矢量光束的产生装置，整套装置由同一系统对称轴置有的光源，以及光源出射光路上依次置有的反射式圆锥曲面反射镜、圆锥曲面偏振器和内反射式圆锥曲面反射镜，带有旋转移动部件的两平行放置的半波片构成。光源出射光束被外反射式圆锥曲面反射镜反射后，形成有径向传播分量和轴向传播分量的圆锥面发射光束，经过圆锥曲面偏振器改变光束偏振态，被内反射式圆锥曲面反射镜反射形成某种偏振分布的矢量光束，通过旋转移动部件调节两半波片光轴夹角可调节光束的偏振分布。装置具有结构设计合理、部件少、使用方便等特点。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术与光束产生装置有关，特别是一种偏振分布可调的矢量 光束的产生装置。主要用于激光微加工、光学微操纵、光信息存储、光 与物质相互作用等领域。
技术介绍
在光束偏振态研究中，人们发现偏振态不只局限于我们常见的线偏振、 圆偏振、椭圆偏振，还出现了径向偏振、方位角偏振、旋转矢量偏振光束等。2000年，美国罗彻斯特大学研究中心K.S. Youngworth和T.G. Brown等人在Opt. Express上发表文章，理论上计算了径向偏振光和方 位角偏振光在高数值孔径物镜聚焦下的性质，得到了引人瞩目的结果 (K.S. Youngworth and T.G. Brown, Opt. Express 7， 77(2000))。其中径向 偏振光通过高数值孔径的透镜聚焦后可以获得强的非传播纵向场分量， 从而形成尖锐的焦点，而方位角偏振光可以通过聚焦获得中空光场。这 些理论结果引起了光学界的广泛重视，光学工作者也开始投入大量精力 研究矢量光束，尤其是它的产生方法。2002年以色列科学家Z.Bomzon 等人在Opt. Lett.上发表文章，利用特定结构的随空间变化的亚波长介电 栅，在10. 6微米波长处获得了径向偏振光束和方位角偏振光束两种特殊 的矢量光束(Z.Bomzonetal, Optics Letters, 27, 285(2002))。 2002年英 国剑桥大学M. Neil等人利用wollaston棱镜和二元铁电空间光调制器等 设计了 一个光学系统，不仅获得了径向偏振光束和方位角偏振光束而且 得到了偏振态介于二者之间的一系列矢量光束(M. A. A. Neil et al ， Optics Letters, 27， 1929(2002) )。 2005年美国芝加哥大学的K. Toussaint 等人利用特殊设计的主要由两个衍射光学元件组成的光学系统，生成了 和M. Neil的工作类似矢量光束(K. C. Toussaint et al， Optics Letters, 30， 2846(2005))。 2005年日本东北大学的Sato等人利用圆锥形的Brewster设计激光谐振腔生成径向偏振光束。并接着在2006年，又利用 C-切割Nd:YV04晶体的双折射性质，设计了特殊的激光谐振腔生成径向 偏振光束(Y Kozawa and S. Sato, Optics Letters, 30,3063(2005): K. Yonezawa， Y. Kozawa， and S. Sato， Optics Letters, 31， 2151 (2006))。 2007年3月，奥地利因斯布鲁克医科大学的C.Maurer等人在New Jour. Phys.发表文章，利用Wollaston棱镜和反射式空间光调制器等组成光学 系统生成了拉盖尔-高斯光束这样一类特殊的矢量光束(C. Maurer et al， NewJ.Phys. 9， 78 (2007))。在以上所述的研究中，生成的矢量光束偏 振分布不可调，通常为某一种分布状态，并且在需要生成不同偏振分布 状态的矢量光束时，必须对光路做出较大的调整，这就增加了生成不同 偏振态的矢量光束的技术难度和试验操作上的复杂性，不利于矢量光束 获得更广泛的应用。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题在于克服了上述在先技术的不足，提 供一种步骤简单、实现方便的偏振分布可调的矢量光束的产生装置。本技术所要解决的技术问题还在于提供一种结构设计合理、部 件少、使用方便、功能易于扩充的偏振分布可调的矢量光束的产生装置。本技术解决上述技术问题所采用的技术方案提供了偏振分布可 调的矢量光束的产生装置，其结构特点是包括光源、外反射式圆锥曲 面反射镜、圆锥曲面偏振器、内反射式圆锥曲面反射镜，和带有旋转移 动部件的两平行放置的半波片。外反射式圆锥曲面反射镜、圆锥曲面偏振器和内反射式圆锥曲面反射镜，依次置于光源出射光束光路上；光源出射光束被外反射式圆锥曲面反射镜反射形成有径向传播分量和轴向传播分量的圆锥面发射光束，圆锥面发射光束光路上置有圆锥曲面偏振器; 内反射式圆锥曲面反射镜设置在圆锥面发射光束经过圆锥曲面偏振器后 的光路上，圆锥面发射光束被内反射式圆锥曲面反射镜反射后，形成沿 着系统对称轴传播的某种偏振状态的矢量光束。通过旋转移动部件调节两半波片光轴夹角可调节偏振分布。本技术所述的内反射式圆锥曲面反射镜的反射面和外反射式圆 锥曲面反射镜的反射面平行。本技术所述的内反射式圆锥曲面反射镜的反射面和外反射式圆锥曲面反射镜的反射面均与系统对称轴夹角不为45。。本技术所述的圆锥曲面偏振器的圆锥曲面法线方向与被外反射 式圆锥曲面反射镜反射形成的圆锥面发射光束夹角范围为大于80。，并 且小于或等于90。。本技术所述的外反射式圆锥曲面反射镜为圆锥体镀反射膜的外 反射式圆锥曲面反射镜，或为反射膜构成的圆锥壳曲面外反射式反射镜。本技术所述的内反射式圆锥曲面反射镜为圆锥体镀反射膜的内 反射式圆锥曲面反射镜，或为反射膜构成的圆锥壳曲面内反射式反射镜。本技术所述的圆锥曲面偏振器为圆锥曲面偏振膜，或为圆锥曲 面壳式偏振元件。本技术与现有技术相比具有以下优点和效果本技术的偏 振分布可调的矢量光束的产生是利用光束传播方向改变后经过宏观光学 部件进行偏振态的调节，具有结构设计合理、部件少、使用方便、功能 易于扩充等优点。附图说明图1为本技术实施例的示意图。图2为本技术实施例的一种偏振分布光束示意图。具体实施方式下面结合实施例对本技术做进一步的详细说明，以下实施例是对本技术的解释，是本技术的一种应用形式，而本技术并 不局限于以下实施例。图1为本技术实施例的示意图，其结构特点是包括光源1、外反6射式圆锥曲面反射镜3、圆锥面偏振器4、内反射式圆锥曲面反射镜2 和带有旋转移动部件的半波片5和半波片6。外反射式圆锥曲面反射镜3、 圆锥面偏振器4和内反射式圆锥曲面反射镜2，沿同一系统对称轴0"2 依次置于光源1出射光束光路上；光源1出射光束被外反射式圆锥曲面 反射镜3反射形成有径向传播分量和轴向传播分量的圆锥面发射光束， 圆锥面发射光束光路上置有圆锥面偏振器4，圆锥面偏振器4的圆锥曲 面法线方向与圆锥面发射光束夹角为90。；经过圆锥面偏振器4后的圆 锥面发射光束被内反射式圆锥曲面反射镜2反射后，形成沿着系统对称 轴OA传播的一种偏振状态的矢量光束，依次通过带有旋转移动部件的 半波片5和半波片6，通过旋转移动部件调节半波片5和半波片6的光 轴夹角可以调节矢量偏振光束的偏振方向，所述的内反射式圆锥曲面反 射镜的反射面和外反射式圆锥曲面反射镜的反射面平行。本实施例中内反射式圆锥曲面反射镜2的反射面和外反射式圆锥曲 面反射镜3的反射面与系统对称轴夹角为60° ，外反射式圆锥曲面反射 镜3为圆锥体镀反射膜的外反射式圆锥曲面反射镜，内反射式圆锥曲面 反射镜2为反射膜构成的圆锥壳曲面内反射式反射镜，圆锥面偏振器3 为圆锥曲面偏振膜，光源l为圆偏振输出气体激光器。本技术实施例所提供的一种偏振分布可调的矢量光束产生装 置，其工作过程为光源1沿着系统对称轴0A向外反射式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种偏振分布可调的矢量光束的产生装置，其特征为：　ａ、光源出射光束光路上依次同对称轴地设置有外反射式圆锥曲面反射镜、圆锥曲面偏振器、内反射式圆锥曲面反射镜；　ｂ、外反射式圆锥曲面反射镜圆锥顶点朝向光源光束出射一端设置，光源出射光 束被外反射式圆锥曲面反射镜反射后，形成圆锥面发射光束；　ｃ、内反射式圆锥曲面反射镜的反射面与外反射式圆锥曲面反射镜反射面相互平行设置；圆锥曲面偏振器设置在外反射式圆锥曲面反射镜和内反射式圆锥曲面反射镜之间光路上，改变光束偏振态；圆锥面 发射光束经过圆锥曲面偏振器后，被内反射式圆锥曲面反射镜反射后形成沿着系统对称轴传播的矢量光束；　ｄ、内反射式圆锥曲面反射镜的光束出射一侧光路上设置有两个半波片，两个半波片的光学工作面相互平行，两个半波片的光轴夹角可调节，内反射式圆锥曲 面反射镜反射的矢量光束依次经过两个半波片形成了偏振分布可调的矢量光束。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李劲松，
申请(专利权)人：中国计量学院，
类型：实用新型
国别省市：86[中国|杭州]