[发明专利]基于改进型迈克尔逊干涉仪的多通道空间结构光场生成装置

说明书

技术领域

本发明涉及空间光场生成新技术，设计实现了一套可同时调控光场偏振和位相的多通道空间结构光场生成装置。

背景技术

与传统光场不同，空间结构光场是振幅、偏振和位相在空间中有特定分布的光场。其偏振和位相的特殊性，带来一系列新颖的光学性质，从而可以应用于光通信、光捕获和光学制造等，空间结构光场的生成技术与应用研究已经引起了广泛关注。

空间结构光场中具有特殊偏振分布的光场被称作矢量光场，它是一种偏振态随着空间位置而变化的特殊光场。生成矢量光场的方法主要有两大类：其一，通过设计激光器内部的腔结构，引入特殊的光学元件，直接获得特定模式的矢量光场输出；其二为干涉的方法，以庞加莱球偏振合成理论为基础，利用互相正交的一对偏振基矢相干叠加得到不同的矢量光场。对于第一种方法，最大的缺点是缺乏灵活性，当激光器腔结构设计确定以后，只能得到其对应的特定模式的光场。相对而言，第二种方法生成的矢量光场更具灵活性，并且借助液晶空间光调制器(Spatial Light Modulator，SLM)几乎可以得到任意形式的矢量光场。

另一方面，空间结构光场中具有特殊相位分布的光场如涡旋光场和无衍射光场等，由于其位相特征带来的中心奇异点、可控的轨道角动量和空间传播的稳定性等特点，在光通信、光学操纵等领域具有巨大的应用潜力。1995年，实验上便已有人观测到涡旋光束的轨道角动量可以与微小粒子相互作用(Direct Observation of Transfer of Angular Momentum to Absorptive Particles from a Laser Beam with a Phase Singularity,Phys.Rev.Lett.，1995，75(5):826-829.)，从而引起光致旋转。目前光学涡旋已经被广泛应用于光学微操纵技术中，如微小粒子的光学旋转、囚禁、和引导等。而通过位相调控得到的无衍射光场是1987年由Durnin J提出的(Exact solutions for nondiffracting beams(I)：The scalar theory.JOSA A,(4),65l-654(1987))，这种光束在传播过程中光斑横向分布保持不变，使它在激光加工、光学准直和光镊等领域有着良好的应用前景。