[发明专利]用于矢量光学教学的实验装置

说明书

本发明公开一种用于矢量光学教学的实验装置，其包括依次放置形成光路的激光器、扩束准直组件、滤波片、第一偏振片、玻片切换组件、4F光学组件、第二偏振片以及CCD相机；玻片切换组件设有可旋转的圆盘，圆盘上均匀分布有若干个通孔；每个通孔内固定有一种条纹形状的第一玻片；转动圆盘，玻片切换组件的光路对准一个第一玻片。本发明内置有不同种类条纹形状的玻片切换组件替代空间光调制器，通过玻片切换，完成多种矢量光学产生和传输实验教学，节省实验仪器资源，操作简单。

技术领域

本发明涉及光学教学实验仪器设备技术领域，更具体地说，本发明涉及光场空间调制的用于矢量光学教学的实验装置。

背景技术

激光的诞生标志着人类对光的认识又向前迈出了一个新的台阶。激光拥有良好的相干性、单色性和方向性以及能量高度集中等特性。从第一台激光器诞生开始，激光技术的发展非常迅猛，目前已经得到了普遍应用，由此便开拓了非常多的全新研究领域，为社会的进步、科学的发展以及人类的文明奠定了良好的理论和实践基础。例如在精密测量领域，激光由于其良好的方向性，可以非常快速的获取位移和距离信息，通过三维激光扫描仪可以对现实中的物体进行虚拟三维重构，这在近年来自动驾驶车载激光雷达领域已经得到了初步应用。即便这样，激光的巨大潜能还远远没有被充分地开发和利用，究其原因主要还是因为目前仍旧未能对激光光场采取合理有效的调控。光场的调控主要表现在空域调控和时域调控上，调控的对象主要有相位、振幅、频率和偏振态。改变光场的相位、振幅、频率和偏振态，光场会呈现出不同的特性，这给激光的研究提供了一些新的方法。

激光研究的重要性由此可见一斑，而培养高校大学生对激光的研究兴趣，激发学生的创新意识是每所高校对培养大学生肩负的神圣的使命，物理光学实验作为一种培养大学生创新意识，实践操作能力，夯实物理光学基础的一种有效地教学方式，而现阶段，由于许多物理光学实验器材价格昂贵，尤其在结构光场的研究领域，操作复杂，不仅许多高校负担不起如此昂贵的光学实验教学器材，学生做起实验来也因为器材操作复杂而倍感吃力。

发明内容

针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种用于矢量光学教学的实验装置，利用二次元光学原理，采用内置有不同种类条纹形状的玻片切换组件替代空间光调制器，通过玻片切换，完成多种矢量光学产生与传输的实验教学，节省实验仪器资源，操作简单、灵活。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，本发明通过以下技术方案实现：

本发明所述的用于矢量光学教学的实验装置，其包括依次放置形成光路的激光器、扩束准直组件、滤波片、第一偏振片、玻片切换组件、4F光学组件、第二偏振片以及CCD相机；其中，

所述玻片切换组件设有可旋转的圆盘，所述圆盘上均匀分布有若干个通孔；每个所述通孔内固定有一种条纹形状的第一玻片；转动所述圆盘，所述玻片切换组件的光路对准一个所述第一玻片；

所述4F光学组件包括依次设置的第一透镜、1/4胶合90度的第二玻片、第二透镜以及二元光学型的光栅；

所述激光器产生的激光依次通过所述扩束准直组件进行扩束与准直、所述滤波片进行滤波、所述第一偏振片进行偏振，输出第一偏振光束至所述玻片切换组件旋转对准的所述第一玻片进行调制；

调制后的入射光依次经过所述4F光学组件处理、所述第二偏振片进行偏振到达所述CCD相机，获得与对准的所述第一玻片条纹形状匹配的目标光束在所述CCD相机产生目标形状的成像。

优选的是，所述玻片切换组件还设有：

齿轮，其固定于所述圆盘上；

第一旋钮，其与所述齿轮传动配合；

其中，所述第一旋钮通过所述齿轮的转动驱动所述圆盘转动。