一種生成橢圓偏振矢量光場的裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及光學領域，特別是涉及光場偏振態分布領域。
【背景技術】
[0002]偏振是光的一種重要屬性，偏振調控在光場的調控中起著至關重要的作用。矢量光場是指同一時刻同一波陣面上不同位置具有不同偏振態的光場，這種光場偏振態非均勻分布的矢量光場在光場時空演化及其與物質的相互作用中起著非常重要的作用。矢量光場獨特的偏振態分布在光學刻蝕、光學存儲、光學誘捕、光學微操控等領域都有非常廣闊的應用價值。
[0003]近年來，線偏振矢量光場的生成技術日趨成熟，方法多種多樣，包括液晶偏振轉換法、4f相干疊加法、晶體雙折射法和激光腔內直接生成法等[如X.L.Wang etal., “Generat1n of arbitrary vector beams with a spatial light modulator anda common path interferometric arrangement,，，Opt.Lett.32，3549 (2007)]。對于橢圓偏振矢量光場，最近有研宄者從理論上研宄了其在擾動大氣中的傳輸特性[J.0u etal., “Intensity and polarizat1n properties of elliptically polarized vortexbeams in turbulent atmosphere,，，Opt.&Laser Technol.67，I (2015)]。然而橢圓偏振矢量光場的實驗生成技術還未見報道。

【發明內容】

[0004]發明目的:為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種生成偏振矢量光場的裝置及方法，用于解決目前缺乏生成橢圓偏振矢量光場的方法的技術缺陷。
[0005]技術方案:為實現上述目的，本發明采用的技術方案為:
[0006]一種生成橢圓偏振矢量光場的裝置，包括依次排布的凹透鏡、一號凸透鏡、空間光調制器、二號凸透鏡、衰減片、濾光器、波片、三號凸透鏡和光柵；所述空間光調制器放置于二號凸透鏡前焦平面上，且空間光調制器由控制器控制在其上投影全息圖，所述全息圖上加載有相位信息和形狀信息；所述濾光器放置于二號凸透鏡后焦平面上同時也位于三號凸透鏡前焦平面上，所述衰減片有2片且分別位于濾光器的2個光線入口處，所述波片有2片且分別位于濾光器的2個光線出口處；所述光柵放置于三號凸透鏡后焦平面上。
[0007]本發明中，凹透鏡、一號凸透鏡起到擴束光線的作用，根據需要擴束的倍數來選擇凹透鏡和一號凸透鏡的焦距；之后通過由空間光調制器、二號凸透鏡、濾光器、三號凸透鏡、光柵等組成的4f系統實現光束的調節。其中，位于濾光器前的衰減片用于調整光的振幅；位于濾光器后的波片實現了將兩束攜帶空間變化相位的線偏振光轉化成在龐加萊球上對應的兩正交基矢；最后的光柵用于將兩束光合成。
[0008]以本裝置為基礎，可以通過改變衰減片的衰減幅度和波片的類型及波片之間的擺放位置關系從而獲得各種不一樣的光場。如將衰減片的衰減幅度設置成相同的、且波片選擇四分之一波片且與光軸呈90°放置，則可以獲得線偏振光場；如將2個衰減片的衰減幅度設置成不一致，且波片類型均為四分之一波片且2個波片的光軸垂直放置則可獲得橢圓光場；更為極端的情況，將衰減片的衰減幅度設置成相同的、且波片選擇四分之一波片且與光軸呈90°放置，但其中一個衰減片的衰減幅度很大導致通過該衰減片的光束幾乎全部衰減，而通過另一個衰減片的光束可以衰減一定幅度后射出，則可獲得圓偏振光場；通過將波片均設置成二分之一波片且波片光軸呈45°設置，則可以獲得廣義雜化偏振矢量光場。
[0009]進一步的，在本發明中，2個衰減片的衰減幅度不一致，且2個波片的波片類型均為四分之一波片且2個波片的光軸垂直設置。用上述裝置可以生成橢圓偏振矢量光場，具體方法如下:將準直的入射激光依次穿過凹透鏡和一號凸透鏡而擴束成線偏振光束，擴束后的光束通過投影有全息圖的空間光調制器從而在光束中加載上相位信息和形狀信息，之后再依次通過二號凸透鏡、衰減片和濾光器，由于設置2個衰減片衰減幅度不一致從而獲得兩束振幅不一致的線偏振光束，接著兩束光束各穿過I個四分之一波片，且由于2個波片的光軸相互垂直設置，因此得到兩束振幅不一致的圓偏振光束，并且一個左旋一個右旋，最后將兩束光束穿過三號凸透鏡和光柵進行相干疊加，生成橢圓偏振矢量光場。
[0010]有益效果:本發明提供的生成橢圓偏振矢量光場的裝置及方法能夠更好地研宄矢量光場的生成技術、焦場特性和傳播行為等，以及線偏振矢量光場、橢圓偏振矢量光場和圓偏振渦旋光場之間的聯系和演變規律。具體來說:
[0011](I)本發明光路簡單，技術成熟，穩定性強；
[0012](2)本發明通過改變加載在空間光調制器上的全息圖的相位信息和形狀信息進行調控，操作簡單，應用廣泛；
[0013](3)本發明生成的矢量光場偏振態只包含橢圓偏振態，可以實現對橢圓偏振調控的研宄；
[0014](4)本發明通過衰減片改變衍射光的振幅，通過調節衰減片并配合波片和光柵，能夠實現線偏振矢量光場、圓偏振禍旋光場和橢圓偏振矢量光場之間的轉換，為研宄這幾個光場之間的關聯性和演變規律提供條件；
[0015](5)本發明還可通過更換波片類型，如將四分之一波片換成二分之一波片，可生成廣義雜化偏振矢量光場。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發明裝置結構示意圖；
[0017]圖2為本發明生成的橢圓偏振矢量光場的總光強圖；
[0018]圖3是本發明生成的橢圓偏振矢量光場經過0°線偏振片后的光強圖；
[0019]圖4是本發明生成的橢圓偏振矢量光場經過45°線偏振片后的光強圖；
[0020]圖5是本發明生成的橢圓偏振矢量光場經過90°線偏振片后的光強圖；
[0021]圖6是本發明生成的橢圓偏振矢量光場經過135°線偏振片后的光強圖；
[0022]圖7為本發明生成的橢圓偏振矢量光場