[发明专利]一种基于柱矢量光场的激光微小频率偏移装置及方法

权利要求书

1.一种基于柱矢量光场的激光微小频率偏移装置，其特征在于，包括沿光线传播方向依次设置且轴线均共线的共轭螺旋相位偏振化起偏器(1)、偏振选择性手性反转器(2)和非偏振螺旋相位片(3)，三者间隙或贴合设置；

偏振选择性手性反转器(2)包括沿光线传播方向依次连接的第一液晶延迟片(4)、各向异性晶体(5)和第二液晶延迟片(6)；第一液晶延迟片(4)和第二液晶延迟片(6)的快轴为均匀排布，且分别与x轴呈夹角和夹角，X轴与光线传播方向垂直且位于水平面上，各向异性晶体(5)沿光线传播方向的长度d为h为各向异性晶体(5)垂直于光线传播方向的高度，各向异性晶体(5)选取截面使寻常波沿原方向传播，非常波以角度α射向底面。

2.根据权利要求1所述的基于柱矢量光场的激光微小频率偏移装置，其特征在于，共轭螺旋相位偏振化起偏器(1)采用各向异性晶体材料、液晶聚合物或超材料制成。

3.根据权利要求1所述的基于柱矢量光场的激光微小频率偏移装置，其特征在于，共轭螺旋相位偏振化起偏器(1)的快轴排布为θ为晶轴相对于横向平面x轴的夹角，为横向平面极坐标表示中的角向坐标，l为光的轨道角动量拓扑荷，快轴与慢轴之间满足半波延迟关系。

4.根据权利要求1所述的基于柱矢量光场的激光微小频率偏移装置，其特征在于，非偏振螺旋相位片(3)为角向厚度呈梯度变化的波片。

5.根据权利要求4所述的基于柱矢量光场的激光微小频率偏移装置，其特征在于，非偏振螺旋相位片(3)的厚度为其中n为介质折射率，n₀为空气折射率，L₀为常数，λ为设定波长，为横向平面极坐标表示中的角向坐标，l为光的轨道角动量拓扑荷。

6.一种基于柱矢量光场的激光微小频率偏移装置，其特征在于，包括沿光线传播方向依次设置且轴线均共线的共轭螺旋相位偏振化起偏器(1)、偏振选择性手性反转器(2)和非偏振螺旋相位片(3)，三者间隙或贴合设置；

偏振选择性手性反转器(2)包括沿光线传播方向依次连接的第一液晶延迟片(4)、各向同性晶体(8)和第二液晶延迟片(6)；第一液晶延迟片(4)和第二液晶延迟片(6)外侧均设置有各向同性介质材料(7)，第一液晶延迟片(4)和第二液晶延迟片(6)为二分之一延迟量分布，第一液晶延迟片(4)和各向同性介质材料(7)组成一个偏振选择性y方向柱聚焦透镜，第二液晶延迟片(6)和各向同性介质材料(7)组成一个偏振选择性y方向柱聚焦透镜，两个偏振选择性y方向柱聚焦透镜对称放置，其中一个偏振选择性y方向柱聚焦透镜以切平面上y轴为转轴旋转180°，两个偏振选择性y方向柱聚焦透镜之间采用一段长度为d的各向同性晶体(8)用胶合而成。

7.根据权利要求6所述的基于柱矢量光场的激光微小频率偏移装置，其特征在于，各向同性晶体(8)沿光线传播方向的长度d为d＝2f_y，其中f_y为偏振选择性y方向柱聚焦透镜在介质中的焦距，ρ为曲率半径，n为介质折射率，n₀为空气折射率；在偏振选择性y方向柱聚焦透镜中，各向同性介质材料(7)的厚度为L₀为常数。