[发明专利]一种基于正交偏振调制的任意柱矢量光产生装置及方法

权利要求书

1.一种基于正交偏振调制的任意柱矢量光产生装置，其特征在于，所述基于正交偏振调制的任意柱矢量光产生装置包括：

用于产生满足需求的线偏振入射光的线偏振光产生模块；

用于对线偏振入射光进行正交偏振调制以得到任意偏振态的柱矢量光的正交偏振调制模块；

用于对得到的柱矢量光进行探测的光强探测模块；

所述线偏振光产生模块由用于产生高斯光束的光源和用于调节偏振的起偏器组成；

所述正交偏振调制模块由用于改变相位的第一涡旋光产生装置和第二涡旋光产生装置、用于产生傅里叶变换的第一傅里叶变换单元和第二傅里叶变换单元以及用于改变偏振方向的第一波片和第二波片组成；

所述光强探测模块包括用于记录的光强拍摄装置。

2.根据权利要求1所述的基于正交偏振调制的任意柱矢量光产生装置，其特征在于，所述起偏器设置在所述光源后方；

所述第一涡旋光产生装置设置在所述起偏器后方；

所述第一傅里叶变换单元设置在所述第一涡旋光产生装置前方；

所述第二傅里叶变换单元设置在所述第一傅里叶变换单元前方；

所述第一波片设置在所述第二傅里叶变换单元前方；

所述第二涡旋光产生装置设置在所述第一波片前方；

所述第二波片设置在所述第二涡旋光产生装置后方；

所述光强拍摄装置设置在所述第二波片后方。

3.根据权利要求2所述的基于正交偏振调制的任意柱矢量光产生装置，其特征在于，所述光源、起偏器以及第一涡旋光产生装置依次设置在同一光轴上；

所述第一涡旋光产生装置、第一傅里叶变换单元、第二傅里叶变换单元、第一波片以及第二涡旋光产生装置依次设置在同一光轴上；

所述第二涡旋光产生装置、第二波片以及光强拍摄装置依次设置在同一光轴上。

4.根据权利要求1所述的基于正交偏振调制的任意柱矢量光产生装置，其特征在于，所述光源为波长为1550nm的激光器；所述起偏器为格兰棱镜。

5.根据权利要求1所述的基于正交偏振调制的任意柱矢量光产生装置，其特征在于，所述第一涡旋光产生装置和第二涡旋光产生装置为反射式相位型空间光调制器。

6.根据权利要求1所述的基于正交偏振调制的任意柱矢量光产生装置，其特征在于，所述第一傅里叶变换单元和第二傅里叶变换单元为焦距为100mm的双凸透镜，两个相同焦距的凸透镜组成一个4F系统。

7.根据权利要求1所述的基于正交偏振调制的任意柱矢量光产生装置，其特征在于，所述第一波片为二分之一波片，所述第二波片为四分之一波片。

8.根据权利要求1所述的基于正交偏振调制的任意柱矢量光产生装置，其特征在于，所述光强拍摄装置为CCD探测器。

9.一种基于权利要求1-8任一项所述的基于正交偏振调制的任意柱矢量光产生装置的基于正交偏振调制的任意柱矢量光产生方法，其特征在于，所述基于正交偏振调制的任意柱矢量光产生方法包括以下步骤：

步骤A，将起偏器转到45°，通过第一涡旋光产生装置和第二涡旋光产生装置分别对入射光的水平和垂直偏振方向进行调制，在第一涡旋光产生装置和第二涡旋光产生装置上加载螺旋相位图，使水平和垂直两个正交偏振方向均生成涡旋光；

步骤B，经过第二波片后，水平线偏振变成右旋圆偏振，垂直线偏振变成左旋圆偏振，将两个正交圆偏振叠加后产生柱矢量光；

步骤C，调控加载在第一涡旋光产生装置和第二涡旋光产生装置上相位的初始相位差以实现柱矢量光的旋转，得到高阶庞加莱球赤道上任意偏振态的柱矢量光；

步骤D，将起偏器转到0°，得到高阶庞加莱球北极处的柱矢量光；

步骤E，将起偏器转到90°，得到高阶庞加莱球南极处的柱矢量光。

10.根据权利要求9所述的基于正交偏振调制的任意柱矢量光产生方法，其特征在于，所述基于正交偏振调制的任意柱矢量光产生方法具体包括：

步骤A1，将格兰棱镜转到45°，通过两个反射式相位型空间光调制器分别对入射光的水平和垂直偏振方向进行调制，在两个反射式相位型空间光调制器上加载螺旋相位图，使水平和垂直两个正交偏振方向都生成涡旋光；

步骤B1，经过一个四分之一波片后，水平线偏振变成右旋圆偏振，垂直线偏振变成左旋圆偏振，将两个正交圆偏振叠加后产生柱矢量光；

步骤C1，调控加载在两个反射式相位型空间光调制器上相位的初始相位差以实现柱矢量光的旋转，得到高阶庞加莱球赤道上任意偏振态的柱矢量光；

步骤D1，将格兰棱镜转到0°，得到高阶庞加莱球北极处的柱矢量光；

步骤E1，将格兰棱镜转到90°，得到高阶庞加莱球南极处的柱矢量光。