[实用新型]实现测量任意光束的偏振态和相位的两幅干涉图的光路

说明书

本实用新型涉及实现测量任意光束的偏振态和相位的两幅干涉图的光路，为完成基于几何相位理论提出了同时测量任意光束的偏振态和相位的方法，本光路包括消偏振分光棱镜和偏振分束系统；参考光束和被测量光束分别从消偏振分光棱镜的两个正交方向输入，消偏振分光棱镜的射出光路上设有偏振分束系统，偏振分束系统的输出得到两幅干涉图。在得到的两幅干涉图基础上，实施同时测量任意光束的偏振态和相位的方法时，只需一次同时采集两幅干涉图，通过对干涉图进行全息数值重建，提取其中的相位、振幅信息，即可计算出被测量光束的偏振和相位分布。本实用新型不仅可用于测量任意光束的偏振态和相位分布，也可用于检测偏振光学元件。

技术领域

本发明属于光电技术领域，涉及一种实现测量任意光束的偏振态和相位的两幅干涉图的光路。

背景技术

偏振态是光场的一个重要特征，在基础科学研究和工程应用中扮演着重要的角色。传统光束的偏振态为空间均匀分布，常称为标量光束。当对光束进行空间偏振调制后，会产生空间非均匀偏振的光束——矢量光束。最典型的矢量光束是偏振态在空间坐标体系中呈现轴对称分布的柱矢量光束，经高数值孔径透镜聚焦后可以获得特殊的焦场分布，如径向矢量光束可产生超衍射极限的焦斑，进一步经光学元件调制后会产生诸多奇异的结构焦场，如光针、光笼、光链等。矢量光束独特的紧聚焦特性和偏振特性，使其在超精细加工、等离子体聚焦、超分辨成像等方面具有广阔的应用前景。

斯托克斯(Stokes)参量可全面描述光场偏振态。目前最常用的测量方法为利用一个四分之一波片和一个偏振片组合，记录不同角度对应的强度图后数值分析可得到相应的斯托克斯参量。这种测量方法在测量过程中需旋转四分之一波片和偏振片依次记录不同角度的强度分布，因此测量过程复杂、缓慢。而且波片的非均匀透过率也会造成一定系统误差。此外，利用这些方法测量矢量光场的相位分布时，需要更加复杂的操作和算法。为了同步测量光束的偏振态和相位，有研究人员提出利用干涉相移法测量光束的偏振态和相位，但此方法只能用于测量局域偏振态为线偏振的光束，具有一定的局限性，且此方法也需采集多幅图像，过程复杂缓慢。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种实现测量任意光束的偏振态和相位的两幅干涉图的光路。

技术方案

一种实现测量任意光束的偏振态和相位的两幅干涉图的光路，其特征在于包括消偏振分光棱镜1和偏振分束系统2；参考光束和被测量光束分别从消偏振分光棱镜1的两个正交方向输入，消偏振分光棱镜1的射出光路上设有偏振分束系统2，偏振分束系统2的输出得到两幅干涉图。

将消偏振分光棱镜1与偏振分束系统2前后顺序互换，被测量光束输入偏振分束系统2，偏振分束系统2的输出光路上设有消偏振分光棱镜1，偏振分束系统2输出得到两束干涉光和参考光束分别从消偏振分光棱镜1的两个正交方向输入，消偏振分光棱镜1的输出得到两幅干涉图。

所述偏振分束系统2采用三角干涉仪。

所述偏振分束系统2包括四分之一波片8和光束偏移器12；四分之一波片8位于光束偏移器12的光路前端，光束通过四分之一波片8后进入光束偏移器12后形成两束干涉光输出。

所述偏振分束系统2包括四分之一波片8和渥拉斯顿棱镜13，四分之一波片位于渥拉斯顿棱镜13的光路前端，光束通过四分之一波片后进入渥拉斯顿棱镜13后形成两束干涉光输出。

所述三角干涉仪包括四分之一波片8、第一反射镜9、第二反射镜10和偏振分光棱镜11；四分之一波片8位于偏振分光棱镜11的光路前端；第一反射镜9、第二反射镜10与偏振分光棱镜11组成三角干涉仪；光束经四分之一波片8后输入到该三角干涉仪中，再由三角干涉仪输出两束偏振态相互正交的光束。

有益效果