[发明专利]一种基于径向偏振变化的矢量光束的线偏振光生成装置

说明书

本发明提供了一种基于径向偏振变化的矢量光束的线偏振光生成装置，包括径向偏振变化的矢量光束生成器（A），功率调节器（B），非局域非线性介质（C），容积尺寸控制器（D），一个小孔径光阑（E），线偏振片（F）以及图像传感器（G）和电脑（H），从径向偏振变化的矢量光束生成器（A）出射偏振态径向变化的矢量光束，经过在强非局域非线性介质（C）中传播后，透过对光束起限制作用的光阑（E）后经过线偏振片（F）得到线偏振光。通过图像传感器（G）接收，在连接图像传感器（G）的电脑（H）上与图像传感器相匹配的软件中呈现径向变化的矢量光束的线偏振态分布图。

技术领域

本发明涉及光电技术领域，尤其涉及一种基于径向偏振变化的矢量光束的线偏振光生成装置。

背景技术

矢量光场是指同一时刻同一波阵面上不同位置具有不同偏振态的光场，也称为偏振态非均匀分布的光场。矢量光束由于其独特的偏振态，在光场时空演化及其与其他物质相互作用中起着非常重要的作用，表现出一些不同于标量场的新性质。矢量光场的独特性质在生物光子学、量子信息、近场光学、光学微操纵、单分子成像、超分辨显微、激光加速、微加工等领域有着巨大地潜在应用价值。

根据光矢量的传播不同，可以将其分为线偏振光与椭圆偏振光两种。线偏振光指的是光矢量振动方向的唯一性，这种线偏振光也被称为平面偏振光；椭圆偏振光则区别于线偏振光，根据光矢量转动过程中的振动强弱变化情况，可以将其分为椭圆偏振光与圆偏振光。为便于理解，可以将椭圆偏振光看作两个相互垂直方向上的线偏振光的矢量合成。

在现实生活中，线偏振光技术的应用较为广泛，如当前较为火热的3D电影、红外偏振光治疗仪等。在传统2D电影基础上发展起来的3D电影，为广大消费者带来了全新的视听体验。从技术角度分析，以往2D电影所展现的仅仅是左右、上下的平面空间，3D电影则能够呈现出包括前后在内的三维空间，这就是利用了偏振光的原理。在拍摄过程中，摄影师同时使用两台摄像机模拟人眼录制视频，进而得到两个不同视角看到的视频图像，其中，这两台摄像机的镜头分别加入了偏振片，且两者能够通过的偏振光矢量方向呈90°夹角，即正交偏振光。在观看此类影片的过程中，需要佩戴专业的眼镜(3D眼镜)才能够看到清晰的电影画面，该眼镜也是利用了偏振光的原理，左右两个镜片的偏振光矢量在方向上相互垂直，即为正交偏振光，且与录制视频时摄像机镜头偏振片的左右设置相一致，左边眼镜只能看到左边摄像机录制的视频，右边眼镜只能看到右边摄像机录制的视频，两个影像在人的大脑中进行合成，视频的空间层次感也就体现出来。

此基于径向偏振变化的矢量光束的线偏振光生成装置可以用可用于需要正交线偏振光与单一方向线偏振光之间的转换的复杂系统，该装置成本较低，价格便宜，方便组装且应用广泛。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种基于径向偏振变化的矢量光束的线偏振光生成装置，且在同一套装置中，通过改变输入功率P_in的大小或者液晶厚度(也即传播距离z)，可实现沿45°方向偏振的线偏振光，沿135°方向偏振的线偏振光，或沿45°和135°线偏振光同时存在的正交线偏振光的随意转换(将获得的沿45°和135°正交的线偏振光旋转一定角度从而得到沿其他方向偏振的正交线偏振光，如沿水平和竖直方向的正交线偏振光)。

本发明通过以下技术方案来实现：一种基于径向偏振变化的矢量光束的线偏振光生成装置，包括径向偏振变化的矢量光束生成器A，功率调节器B，非局域非线性介质C，容积尺寸控制器D，一个小孔径光阑E，线偏振片F以及图像传感器G和电脑H，所述矢量光束生成器A生成的径向偏振变化的矢量光束表示为：