[发明专利]基于径向偏振分光棱镜的径向偏振光束生成装置

说明书

技术领域

本发明涉及光电技术领域，特别涉及一种基于径向偏振分光棱镜的生成 径向偏振光束的装置。

背景技术

因为径向偏振光束具有轴对称的偏振结构和中空的强度分布，所以使它 在一些科学研究和工程技术领域展现出独特的优势。特别是径向偏振光束， 由于其在高数值孔径透镜聚焦下，聚焦光斑可突破衍射极限，并且在焦点附 近具有很强的纵向电场分量。2003年德国的R.Dorn等在PhysicsReview Letters上报道了他们的实验结果，对于径向偏振光可以得到小于0.16λ2 的聚焦光斑(小于线偏振光束的极限聚焦光斑0.26λ2)。目前，径向偏振光 束在带电微粒加速、粒子捕获、生物医学、高分辨率成像技术和激光加工等 领域的应用已被大量报道。

目前，径向偏振光束的生成方法仍然是国内外的研究热点。产生径向偏 振光束的方法可以分为两类：腔内法和腔外转化法，前者类似于制作一个生 成径向偏振光束的激光器；后者则是将激光器出射的光束进行变换产生径向 偏振光束。目前主要采用的腔外转化方法有相干合成技术、空间偏振转化器 件等方法。常见的空间偏振转化器件有组合半波片、亚波长光栅和液晶偏振 转化器件。上述空间偏振转化器件为不连续器件，优点是加工方便灵活可生 成高阶径向偏振光束，缺点是转化效率不高和生成径向偏振光束的纯度不高。

因此，需要一种能够提高纯度和转化效率的径向偏振光束生成装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于径向偏振分光棱镜的生成径向偏振光束 的装置，包括：激光光源、四分之一波片、激光扩束镜、螺旋相位片、径向 偏振分光棱镜、偏振片、透镜和CCD相机；从激光光源出射水平偏振光，经 过快轴水平放置的四分之一波片后转化成圆偏振光束，所述圆偏振光束经过 激光扩束镜扩束准直后垂直入射到所述螺旋相位片的中心，出射螺旋光束， 垂直入射到所述径向偏振分光棱镜的中心，出射光束即为径向偏振光束；所 述径向偏振分光棱镜和透镜之间放置一个用于检测径向偏振光束的所述偏振 片，通过所述透镜后用所述CCD相机进行光强分布的检测。

优选地，所述径向偏振分光棱镜包括一个平凸轴锥镜和一个平凹轴锥镜。

优选地，所述平凸轴锥镜和平凹轴锥镜为两个顶角为90°的互补轴锥 镜。

优选地，所述平凸轴锥镜的锥面镀有偏振分光膜。

优选地，所述平凸轴锥镜和平凹轴锥镜的材料为熔石英K9或ZF玻璃。

优选地，所述径向偏振光束可以表示为：

J(φ)=cosφsinφ]]>

其中φ是方位角。

优选地，所述径向偏振分光棱镜可表示为如下琼斯矩阵形式：