[实用新型]一种偏振分布可调的矢量光束的产生及光强分布检测装置

说明书

技术领域

本实用新型与光束产生及检测装置有关，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。

技术背景

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.Expresss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.Expresss 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.Bomzon etal，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:YVO₄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，，New J.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。

实用新型内容

本实用新型主要解决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及其光强检测装置。本实用新型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。

本实用新型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及光强检测装置，其结构特点是：包括光源、扩束镜、圆锥面偏振器、带有旋转移动部件的两平行放置的半波片、检偏器、成像物镜、面阵光电传感器件以及图像显示器件，依次置于光源出射光束光路上；光源出射光束被扩束镜扩束后，经过圆锥曲面偏振器改变光束偏振态，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，光束经检偏器检偏后经成像物镜聚焦入射到面阵光电传感器，用于检测不同偏振态下偏振光束光强分布。

本实用新型所述的圆锥面偏振器的顶点位于光源出射光轴上且圆锥底面与光轴垂直。

本实用新型所述的两平行放置的半波片的镜面与光源光束垂直且初始时两半波片快轴方向相同。

本实用新型所述的成像物镜的镜面中心经由光源光束通过且镜面与光源光束垂直。

本实用新型所述的面阵光电成像器件的光学接收面位于成像物镜的焦点之后且与光源光束垂直。

本实用新型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。