一种生成椭圆偏振矢量光场的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光学领域，特别是涉及光场偏振态分布领域。
【背景技术】
[0002]偏振是光的一种重要属性，偏振调控在光场的调控中起着至关重要的作用。矢量光场是指同一时刻同一波阵面上不同位置具有不同偏振态的光场，这种光场偏振态非均匀分布的矢量光场在光场时空演化及其与物质的相互作用中起着非常重要的作用。矢量光场独特的偏振态分布在光学刻蚀、光学存储、光学诱捕、光学微操控等领域都有非常广阔的应用价值。
[0003]近年来，线偏振矢量光场的生成技术日趋成熟，方法多种多样，包括液晶偏振转换法、4f相干叠加法、晶体双折射法和激光腔内直接生成法等[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)]。对于椭圆偏振矢量光场，最近有研宄者从理论上研宄了其在扰动大气中的传输特性[J.0u etal., “Intensity and polarizat1n properties of elliptically polarized vortexbeams in turbulent atmosphere,，，Opt.&Laser Technol.67，I (2015)]。然而椭圆偏振矢量光场的实验生成技术还未见报道。
【发明内容】
[0004]发明目的:为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种生成偏振矢量光场的装置及方法，用于解决目前缺乏生成椭圆偏振矢量光场的方法的技术缺陷。
[0005]技术方案:为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:
[0006]一种生成椭圆偏振矢量光场的装置，包括依次排布的凹透镜、一号凸透镜、空间光调制器、二号凸透镜、衰减片、滤光器、波片、三号凸透镜和光栅；所述空间光调制器放置于二号凸透镜前焦平面上，且空间光调制器由控制器控制在其上投影全息图，所述全息图上加载有相位信息和形状信息；所述滤光器放置于二号凸透镜后焦平面上同时也位于三号凸透镜前焦平面上，所述衰减片有2片且分别位于滤光器的2个光线入口处，所述波片有2片且分别位于滤光器的2个光线出口处；所述光栅放置于三号凸透镜后焦平面上。
[0007]本发明中，凹透镜、一号凸透镜起到扩束光线的作用，根据需要扩束的倍数来选择凹透镜和一号凸透镜的焦距；之后通过由空间光调制器、二号凸透镜、滤光器、三号凸透镜、光栅等组成的4f系统实现光束的调节。其中，位于滤光器前的衰减片用于调整光的振幅；位于滤光器后的波片实现了将两束携带空间变化相位的线偏振光转化成在庞加莱球上对应的两正交基矢；最后的光栅用于将两束光合成。
[0008]以本装置为基础，可以通过改变衰减片的衰减幅度和波片的类型及波片之间的摆放位置关系从而获得各种不一样的光场。如将衰减片的衰减幅度设置成相同的、且波片选择四分之一波片且与光轴呈90°放置，则可以获得线偏振光场；如将2个衰减片的衰减幅度设置成不一致，且波片类型均为四分之一波片且2个波片的光轴垂直放置则可获得椭圆光场；更为极端的情况，将衰减片的衰减幅度设置成相同的、且波片选择四分之一波片且与光轴呈90°放置，但其中一个衰减片的衰减幅度很大导致通过该衰减片的光束几乎全部衰减，而通过另一个衰减片的光束可以衰减一定幅度后射出，则可获得圆偏振光场；通过将波片均设置成二分之一波片且波片光轴呈45°设置，则可以获得广义杂化偏振矢量光场。
[0009]进一步的，在本发明中，2个衰减片的衰减幅度不一致，且2个波片的波片类型均为四分之一波片且2个波片的光轴垂直设置。用上述装置可以生成椭圆偏振矢量光场，具体方法如下:将准直的入射激光依次穿过凹透镜和一号凸透镜而扩束成线偏振光束，扩束后的光束通过投影有全息图的空间光调制器从而在光束中加载上相位信息和形状信息，之后再依次通过二号凸透镜、衰减片和滤光器，由于设置2个衰减片衰减幅度不一致从而获得两束振幅不一致的线偏振光束，接着两束光束各穿过I个四分之一波片，且由于2个波片的光轴相互垂直设置，因此得到两束振幅不一致的圆偏振光束，并且一个左旋一个右旋，最后将两束光束穿过三号凸透镜和光栅进行相干叠加，生成椭圆偏振矢量光场。
[0010]有益效果:本发明提供的生成椭圆偏振矢量光场的装置及方法能够更好地研宄矢量光场的生成技术、焦场特性和传播行为等，以及线偏振矢量光场、椭圆偏振矢量光场和圆偏振涡旋光场之间的联系和演变规律。具体来说:
[0011](I)本发明光路简单，技术成熟，稳定性强；
[0012](2)本发明通过改变加载在空间光调制器上的全息图的相位信息和形状信息进行调控，操作简单，应用广泛；
[0013](3)本发明生成的矢量光场偏振态只包含椭圆偏振态，可以实现对椭圆偏振调控的研宄；
[0014](4)本发明通过衰减片改变衍射光的振幅，通过调节衰减片并配合波片和光栅，能够实现线偏振矢量光场、圆偏振祸旋光场和椭圆偏振矢量光场之间的转换，为研宄这几个光场之间的关联性和演变规律提供条件；
[0015](5)本发明还可通过更换波片类型，如将四分之一波片换成二分之一波片，可生成广义杂化偏振矢量光场。
【附图说明】
[0016]图1为本发明装置结构示意图；
[0017]图2为本发明生成的椭圆偏振矢量光场的总光强图；
[0018]图3是本发明生成的椭圆偏振矢量光场经过0°线偏振片后的光强图；
[0019]图4是本发明生成的椭圆偏振矢量光场经过45°线偏振片后的光强图；
[0020]图5是本发明生成的椭圆偏振矢量光场经过90°线偏振片后的光强图；
[0021]图6是本发明生成的椭圆偏振矢量光场经过135°线偏振片后的光强图；
[0022]图7为本发明生成的椭圆偏振矢量光场