[发明专利]轴对称矢量偏振光获取方法及实现该方法的装置

说明书

技术领域

本发明涉及轴对称矢量偏振光获取方法及实现该方法的装置，属于光学领域。

背景技术

轴对称矢量偏振光的偏振形式如图1所示，光束的每一点均为一个与半径方向成角的偏振，轴对称矢量偏振光束在柱坐标中的电场分布为：

E→(r,θ)=E0(r)(r→cosφ0+θ→sinφ0)]]>

其中，是径向的单位矢量；是角向(即切向)单位矢量；E₀(r)是孔径切趾函数，表示电场的相对振幅，并且电场的相对振幅与径向有关。由此得出，轴对称径向偏振光和轴对称角向偏振光的线性叠加构成了轴对称矢量偏振光束。

当φ₀＝90°时，表示角向偏振光，以传播光轴为对称轴在垂直于该轴的平面内呈同心圆形分布，如图2所示。

当φ₀＝0°时，表示径向偏振光，以传播光轴为对称轴在垂直于该轴的平面内呈径向分布，如图3所示。

由于径向偏振光特殊的轴对称分布以及高数值孔径聚焦后特殊的光场分布，使其与我们熟知的线偏振光、圆偏振光有许多显著的不同。径向偏振光聚焦时，焦点处光斑直径比空间偏振态均与分布的光源(如线偏振光)的光斑直径小，且焦点光场具有很强的纵向分量；瑞利金属粒子在高度聚焦的径向偏振光场中具有非常强的俘获特性；比如径向偏振光沿光轴方向具有对称的电场分布以及其光束为中空的圆环型；径向偏振光只有横向的磁场和沿轴的纵向的电场；径向角向偏振光都是偏振本征态，它们在c切向晶体中传播时，不会发生串扰现象。径向偏振光在多种领域得到了广泛的应用，例如在引导和捕捉粒子、粒子加速、提高显微镜的分辨率、金属切割、提高存储密度以及表面等离子体共振(SPR)成像等方面。随着人们对径向偏振光认识的深入，它将在越来越多的方面得到应用。

近几年研究者纷纷寻找各种有效的方法来产生径向偏振光和角向偏振光，其产生方法可以分为两类：一类是腔内法，即在激光腔内直接添加特殊光学元器件产生径向偏振光；另一类是腔外法，如螺旋相位板法，组合波片法，相干偏振操纵法，径向偏振光转换器等等。这些方法所采用的装置结构复杂，成本高。

发明内容

本发明目的是为了解决现有产生径向偏振光和角向偏振光的装置结构复杂，成本高的问题，提供了轴对称矢量偏振光获取方法及实现该方法的装置。

本发明提供两个技术方案：

第一个技术方案，轴对称矢量偏振光获取方法获取的轴对称矢量偏振光为角向偏振光，所述轴对称矢量偏振光获取方法为：

由LED发射平行光束，然后由两个双凸透镜将所述平行光束准直后输出准直平行光束给显偏器，由显偏器输出角向偏振光。

实现该方法的装置包括LED、第一双凸透镜、第二双凸透镜和显偏器，

在LED的输出光路上依次放置第一双凸透镜、第二双凸透镜和显偏器，LED输出平行光束入射至第一双凸透镜，第一双凸透镜将入射的平行光束聚焦后再入射至第二双凸透镜，第二双凸透镜输出准直平行光束入射至显偏器，显偏器输出角向偏振光。

第二个技术方案：轴对称矢量偏振光获取方法获取的轴对称矢量偏振光为径向偏振光，所述轴对称矢量偏振光获取方法为：

由LED发射平行光束，然后由两个双凸透镜将所述平行光束准直后输出准直平行光束给显偏器，由显偏器输出角向偏振光，所述角向偏振光经过两个快轴呈45°夹角的1/2波片后输出径向偏振光。