专利名称：一种光束偏振态转换调节系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种光学技术领域，特别涉及一种光束偏振态转换调节 系统。
背景技术：
不同偏振态的光束具有不同的聚焦和传播特性，例如，旋转矢量偏振光 束比普通偏振态光束更适合应用于光学显微系统中实现超分辨效应，因为一 定的旋转矢量偏振光束经过聚焦后焦点比同一聚焦系统中线偏振光束聚焦的 焦点的横向光斑小。光束偏振态调节技术是研究和利用光束偏振特性的重要 前提条件，引起了广泛关注，可应用到光信息存储、光学显微、平版印刷 术，激光加工、光学微操纵、超分辨、光与物质相互作用等光学系统。在先 技术中，有一种可调式矢量光束整形系统(参见中国实用新型专利"可调式
矢量光束整形系统"，专利号ZL200410052913.4)，该可调式矢量光束整形 系统具有相当的优点，但是，仍然存在一些本质不足，主要为1)如果利 用在先技术得到一般形式的旋转矢量偏振光束，所需要必备的条件是系统入 射光束需要为旋转矢量偏振光束的特殊形式，比如径向偏振光束或方位角偏 振光束，然而，径向偏振光束和方位角偏振光束的产生也属于旋转矢量偏振 光束产生范畴，所以，在先技术系统本质决定无法实现非旋转矢量偏振光束 转化为旋转矢量偏振光束，本质上决定无法实现非相干入射光束向旋转矢量 偏振光束的转化过程，对入射光束要求高。 发明内容
本实用新型是针对现在实现光束偏振态转换对入射光有特殊要求，实现困难的问题，提出了一种光束偏振态转换调节系统，具有可实现非旋转矢量 偏振光束向旋转矢量偏振光束的转化、入射光束要求低、光束偏振态可调节 等特点。
本实用新型的技术方案为 一种光束偏振态转换调节系统，包括依次沿 着入射光束传播方向的第一外反射式圆锥面反射镜、圆柱筒形曲面偏振器、 第一内反射式锥面反射镜、入射二分之一波片、出射二分之一波片、第二内 反射式锥面反射镜和第二外反射式圆锥面反射镜，第一外反射式圆锥面反射 镜的反射锥面与第一内反射式圆锥面反射镜的反射锥面平行，且第一外反射 式圆锥面反射镜的反射锥面和第一内反射式圆锥面反射镜的反射锥面均与对 称光轴成45度夹角；第二外反射式圆锥面反射镜和第一外反射式圆锥面反 射镜的顶点指向相反；第二外反射式圆锥面反射镜的反射锥面与第二内反射 式圆锥面反射镜的反射锥面平行，且反射锥面均与对称光轴成45度夹角； 入射光束被第一外反射式圆锥面反射镜反射，形成的径向传播光束，圆柱筒 形曲面偏振器的圆柱曲面与径向传播光束垂直；径向传播光束经过圆柱筒形
曲面偏振器后被第一内反射式圆锥面反射镜反射形成矢量光束，入射二分之 一波片和出射二分之一波片与对称光轴垂直，并且依次位于矢量圆环形光束 传播光路上。
所述的第一外反射式圆锥面反射镜和第二外反射式圆锥面反射镜为外圆 锥曲面镀反射膜的外反射式圆锥面反射镜，或为反射膜构成的圆锥曲面外反 射式反射镜。
所述的第一内反射式圆锥面反射镜和第二内反射式圆锥面反射镜为内圆 锥曲面镀反射膜的内反射式圆锥面反射镜，或为反射膜构成的圆锥曲面内反射式反射镜。
所述的圆柱筒形曲面偏振器为圆柱筒形偏振膜，或为圆柱曲面壳式偏振 元件。
本实用新型的有益效果在于本实用新型光束偏振态转换调节系统可以 实现非旋转矢量偏振光束向矢量圆环形光束的转化，系统对入射光束的偏振 态无限制，对入射光束要求低，系统应用范围广；系统结构简单、稳定性和
可靠性高；可以调节矢量圆环形光束的偏振态分布，调节方法简单便利。
图1为本实用新型光束偏振态转换调节系统结构示意图； 图2为本实用新型一种偏振态分布示意图。
具体实施方式
一种光束偏振态转换调节系统，由入射光束传播方向上同对称光轴 依次置有的第一外反射式圆锥面反射镜1、圆柱筒形曲面偏振器2、第一内 反射式锥面反射镜3、入射二分之一波片4、出射二分之一波片5、第二内反 射式锥面反射镜6和第二外反射式圆锥面反射镜7构成；第一外反射式圆锥 面反射镜1的反射锥面与第一内反射式圆锥面反射镜3的反射锥面平行，且 第一外反射式圆锥面反射镜1的反射锥面和第一内反射式圆锥面反射镜3的 反射锥面均与对称光轴0A成45度夹角；第二外反射式圆锥面反射镜7和第 一外反射式圆锥面反射镜1的顶点指向相反；第二外反射式圆锥面反射镜7 的反射锥面与第二内反射式圆锥面反射镜6的反射锥面平行，反射锥面均与 对称光轴0A成45度夹角；入射光束被第一外反射式圆锥面反射镜1反射， 形成的径向传播光束，圆柱筒形曲面偏振器2的圆柱曲面与径向传播光束垂直；径向传播光束经过圆柱筒形曲面偏振器2后被第一内反射式圆锥面反射 镜3反射形成矢量光束，入射二分之一波片4和出射二分之一波片5与对称 光轴0A垂直，并且依次位于矢量圆环形光束传播光路上。
第一外反射式圆锥面反射镜和第二外反射式圆锥面反射镜为外圆锥曲面 镀反射膜的外反射式圆锥面反射镜，第一内反射式圆锥面反射镜和第二内反 射式圆锥面反射镜为为反射膜构成的圆锥曲面内反射式反射镜，圆柱筒形曲 面偏振器为圆柱筒形偏振膜。
本实用新型一种光束偏振态转换调节系统的工作过程为入射光束沿对 称光轴OA射向第一外反射式圆锥面反射镜；被第一外反射式圆锥面反射镜 反射后，由于第一外反射式圆锥面反射镜反射锥面与对称光轴OA成45度夹 角，光束转化为径向传播光束；径向传播光束经过圆柱筒形曲面偏振器后光 束偏振态发生改变，而后经过第一内反射式锥面反射镜反射形成矢量光束， 由于第一外反射式圆锥面反射镜的反射锥面和第一内反射式圆锥面反射镜的 反射锥面平行，矢量光束与对称光轴OA平行，沿着对称光轴OA传播依次 经过入射二分之一波片、出射二分之一波片；调节入射二分之一波片和出射 二分之一波片的波片光轴夹角，可以调节矢量圆环形光束偏振态；出射二分 之一波片出射的矢量光束经过第二内反射式圆锥面反射镜转化为径向向内传 播的光束，再经过第二外反射式圆锥面反射镜反射，形成对称光轴OA方向 传播的矢量光束。
图2为本实用新型的一种偏振态分布示意图，本实用新型本质上实现了 非旋转矢量偏振光束向矢量圆环形光束的转化，系统对入射光束的偏振态无 限制，对入射光束要求低，系统结构简单、稳定性和可靠性高，光束的偏振态分布调节方法简单便利。
权利要求1、一种光束偏振态转换调节系统，其特征在于，包括依次沿着入射光束传播方向的第一外反射式圆锥面反射镜、圆柱筒形曲面偏振器、第一内反射式锥面反射镜、入射二分之一波片、出射二分之一波片、第二内反射式锥面反射镜和第二外反射式圆锥面反射镜，第一外反射式圆锥面反射镜的反射锥面与第一内反射式圆锥面反射镜的反射锥面平行，且第一外反射式圆锥面反射镜的反射锥面和第一内反射式圆锥面反射镜的反射锥面均与对称光轴成45度夹角；第二外反射式圆锥面反射镜和第一外反射式圆锥面反射镜的顶点指向相反；第二外反射式圆锥面反射镜的反射锥面与第二内反射式圆锥面反射镜的反射锥面平行，且反射锥面均与对称光轴成45度夹角；入射光束被第一外反射式圆锥面反射镜反射，形成的径向传播光束，圆柱筒形曲面偏振器的圆柱曲面与径向传播光束垂直；径向传播光束经过圆柱筒形曲面偏振器后被第一内反射式圆锥面反射镜反射形成矢量光束，入射二分之一波片和出射二分之一波片与对称光轴垂直，并且依次位于矢量圆环形光束传播光路上。
2、根据权利要求1所述光束偏振态转换调节系统，其特征在于，所述的第 一外反射式圆锥面反射镜和第二外反射式圆锥面反射镜为外圆锥曲面镀反射 膜的外反射式圆锥面反射镜，或为反射膜构成的圆锥曲面外反射式反射镜。
3 、根据权利要求1所述光束偏振态转换调节系统，其特征在于，所述的第 一内反射式圆锥面反射镜和第二内反射式圆锥面反射镜为内圆锥曲面镀反射 膜的内反射式圆锥面反射镜，或为反射膜构成的圆锥曲面内反射式反射镜。
4 、根据权利要求1所述光束偏振态转换调节系统，其特征在于，所述的圆 柱筒形曲面偏振器为圆柱筒形偏振膜，或为圆柱曲面壳式偏振元件。
专利摘要本实用新型涉及一种光束偏振态转换调节系统，入射光束依次经过第一外反射式圆锥面反射镜、圆柱筒形曲面偏振器、第一内反射式锥面反射镜、两个二分之一波片、第二内反射式锥面反射镜和第二外反射式圆锥面反射镜；光源出射光束被第一外反射式圆锥面反射镜发射后形成径向传播光束，经过圆柱筒形曲面偏振器后，被第一内反射式锥面反射镜反射形成圆环形旋转矢量偏振光束，通过旋转移动部件调节两二分之一波片光轴夹角改变偏振态，经过第二内反射式锥面反射镜和第二外反射式圆锥面反射镜出射。系统可以实现非旋转矢量偏振光束向矢量圆环形光束的转化，具有入射光束要求低、矢量光束输出、光束偏振态调节便利等优点。
文档编号G02B27/28GK201373948SQ200920067090
公开日2009年12月30日 申请日期2009年1月22日 优先权日2009年1月22日
发明者丁左红, 庄松林, 蓝景恒, 郭汉明, 高秀敏 申请人:上海理工大学