的斯托克斯参量SI ;
[0023]图8为本发明生成的椭圆偏振矢量光场的斯托克斯参量S2 ;
[0024]图9为本发明生成的椭圆偏振矢量光场的斯托克斯参量S3 ;
[0025]图10为本发明生成的椭圆偏振矢量光场的斯托克斯参量S4 ；
[0026]图11为本发明的偏振态的分布图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0028]如图1所示，一种生成椭圆偏振矢量光场的装置可分为扩束准直系统、特殊形状矢量光场生成系统、探测系统三个部分。其中凹透镜2、一号凸透镜3构成扩束准直系统、二号凸透镜6、三号凸透镜10、空间光调制器4、控制器5、衰减片7、滤光器8、波片9、光栅11构成特殊形状矢量光场生成系统，并且二号凸透镜6和三号凸透镜10构成4f系统，在其频谱面上实现光场的滤波和操控，其中空间光调制器4放置于二号凸透镜6前焦平面上，，滤光器8放置于二号凸透镜6后焦平面上同时也位于三号凸透镜10前焦平面上，所述衰减片7有2片且分别位于滤光器8的2个光线入口处，所述波片9有2片且分别位于滤光器8的2个光线出口处；所述光栅11放置于三号凸透镜10后焦平面上；最后是光栅11后放置的激光光束分析仪属于探测系统。上述四个透镜焦距分别为凹透镜2为-50mm、一号凸透镜3为400mm、二号凸透镜6为250mm和三号凸透镜10为150mm ;激光光束分析仪为CoherentInc.生产、型号为Beamview。
[0029]为了生成椭圆偏振矢量光场，设置2个衰减片7的衰减幅度不一致，且2个波片9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。
[0030]从激光器输出一束单纵模532nm连续光作为准直入射激光束1，依次经过凹透镜2和一号凸透镜3后扩束成高质量的线偏振光束；该线偏振光束入射至空间光调制器4，控制器5在空间光调制器4上投影全息图，所述全息图加载相位信息和形状信息；空间光调制器4将以上信息加载到光束上；通过空间光调制器4后的线偏振光束依次通过二号凸透镜6、衰减片7、滤光器8、波片9、三号凸透镜10 ;在该过程中:光束通过衰减片7和滤波器8，得到两束振幅不相等的线偏振光，上述振幅不相等的两束线偏振光通过波片9，得到两个振幅不相等的左旋和右旋圆偏振光束；接着两个振幅不相等的左旋和右旋圆偏振光束通过光棚11进行相干叠加，生成椭圆偏振矢量光场。在光栅11后放置光束分析仪12，通过光束分析仪12观察所生成的椭圆偏振矢量光场的光强分布和偏振态分布等。
[0031]在光束分析仪12前设置线偏振片，图2至图6分别为椭圆偏振矢量光场总光强图和分别经过0°、45°、90°和135°方向放置的线偏振片后的光强图。
[0032]为了更好地表征偏振态，通过旋转线偏振片以及计算的方式获得图7至图10所示的椭圆偏振矢量光场的斯托克斯参量S0、S1、S2、S3的数值分布图。光束分析仪12中显示为黑底有色图，并且蓝色部分表示正值，黄色部分表示负值，对应图7至图10中，发灰的部分对应蓝色部分，发白发亮的部分对应黄色部分。从7至图10中可以看出，旋转线偏振片后的光强分布出现扇型消光。相比于相同条件下线偏振矢量光场，椭圆偏振矢量光场透过线偏振片后的光强变弱。图10中由黑底上分布有对应黄色的发白发亮的部分且无对应蓝色的部分，由此可以看出，该矢量光场的S3为负值，表不生成的矢量光场偏振态分布为左旋偏振。结合对比图2至图10，证明了该矢量光场是椭圆偏振矢量光场。
[0033]图11中分别是由数值计算得出的偏振态的分布图。通过比较可以看出，图11所示的偏振态分布，与图2至图6中的实验结果一致。可以看出，用该方法生成椭圆偏振矢量光场，光路简单，操作方便，调控效果好，方法稳定性强。
[0034]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种生成椭圆偏振矢量光场的装置，其特征在于:包括依次排布的凹透镜(2)、一号凸透镜(3)、空间光调制器(4)、二号凸透镜(6)、衰减片(7)、滤光器(8)、波片(9)、三号凸透镜(10)和光栅(11);所述空间光调制器⑷位于二号凸透镜(6)前焦平面上，且空间光调制器(4)由控制器(5)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(8)位于二号凸透镜(6)后焦平面上同时也位于三号凸透镜(10)前焦平面上，所述衰减片(7)有2片且分别位于滤光器(8)的2个光线入口处，所述波片(9)有2片且分别位于滤光器⑶的2个光线出口处；所述光栅(11)位于三号凸透镜(10)后焦平面上。
2.根据权利要求1所述的生成椭圆偏振矢量光场的装置，其特征在于'2个衰减片(7)的衰减幅度不一致，且2个波片(9)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。
【专利摘要】本发明公开了一种生成偏振矢量光场的装置及方法，包括光束准直扩束系统，特殊形状矢量光场生成系统和探测系统。该方法在利用空间光调制器生成矢量光场的基础上，通过调节两束相干光的振幅，从而对生成的矢量光场的偏振态进行调控，得到椭圆偏振矢量光场。通过改变两个衰减片的衰减幅度，分别可以生成线偏振矢量光场、椭圆偏振矢量光场和圆偏振涡旋光场。本发明设计相比于其他常用的生成矢量光场的方法，提出了生成一种椭圆偏振矢量光场的方法，椭圆偏振矢量光场在偏振态的空间结构的调控，焦场的构造，瑞利粒子所受光力的操控等方面有着重要的研究意义，是偏振调控问题中的重要组成部分。同时，本发明具有光路简单，技术成熟，稳定性强等优点。
【IPC分类】G02B27-28
【公开号】CN104777625
【申请号】CN201510191949
【发明人】顾兵, 许丹凤, 芮光浩, 潘洋, 崔一平
【申请人】东南大学
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年4月21日