[发明专利]光束偏振态的调控装置和方法有效
申请号: | 202010249290.9 | 申请日: | 2020-04-01 |
公开(公告)号: | CN111290147B | 公开(公告)日: | 2023-01-31 |
发明(设计)人: | 翁晓羽;屈军乐;刘丽炜 | 申请(专利权)人: | 深圳大学 |
主分类号: | G02F1/01 | 分类号: | G02F1/01 |
代理公司: | 深圳市世纪恒程知识产权代理事务所 44287 | 代理人: | 张志江 |
地址: | 518000 广东省深*** | 国省代码: | 广东;44 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 光束 偏振 调控 装置 方法 | ||
1.一种光束偏振态的调控装置,其特征在于,所述光束偏振态的调控装置包括:依次设置的偏振片、相位板、4f光学系统、偏振转换器、第一物镜、低通滤波器和第二物镜,所述偏振片、相位板、4f光学系统、偏振转换器、第一物镜、低通滤波器和第二物镜共有一中心轴,
所述4f光学系统包括第一透镜和第二透镜,所述相位板位于所述第一透镜前焦面,所述偏振转换器位于所述第二透镜的后焦面,所述低通滤波器位于所述第一物镜后焦面;
外界光线经过所述偏振片转换为水平方向的线偏振光,进入所述相位板;
所述相位板将所述线偏振光的相位调整成φ相位分布,并经过4f光学系统后垂直入射至所述偏振转换器,获得相位为φ且其偏振态为空间变化的线偏振光,其电场分布表示为:
其中,phase表示提取相位的函数,i为虚数,为常数因子,β为相位控制因子;为广义相位分布,θ,分别为第一物镜的会聚角及方位角,β0为偏振控制因子;
相位为φ且其偏振态为空间变化的线偏振光透过所述第一物镜,分解成第一电场分量Einner聚焦光束和第二电场分量Eouter聚焦光束,可分别表示为
其中,L、R分别表示左、右旋圆偏振模式;
所述第一电场分量Einner聚焦光束和第二电场分量Eouter聚焦光束入射所述低通滤波器,第二电场分量Eouter聚焦光束被滤除,从而获得所述第一电场分量Einner聚焦光束;
所述第一电场分量Einner聚焦光束透过所述第二物镜,获得所需偏振分布的偏振光束。
2.根据权利要求1所述的调控装置,其特征在于,所述相位板用相位型空间光调制器进行编码或加工镀膜获得。
3.根据权利要求1所述的调控装置,其特征在于,所述广义的相位分布使得相位为φ且其偏振态为空间变化的线偏振光透过第一物镜的第一电场分量Einner聚焦光束和第二电场分量Eouter聚焦光束在第一物镜焦点区域内实现空间分离。
4.根据权利要求1所述的调控装置,其特征在于,所述第一物镜和第二物镜之间的距离为两者焦距之和。
5.根据权利要求1所述的调控装置,其特征在于,所述偏振转换器为液晶偏振调控偏振转换器。
6.一种光束偏振态的调控方法,其特征在于,所述调控方法应用于如权利要求1~5任一项所述的调控装置,所述调控方法包括:
外界光线经过偏振片转换为水平方向的线偏振光,进入相位板;
通过所述相位板将所述线偏振光的相位调整成φ相位分布,并经过4f光学系统后垂直入射至所述偏振转换器,获得相位为φ且其偏振态为空间变化的线偏振光,其电场分布表示为:
其中,phase表示提取相位的函数,i为虚数,为常数因子,β为相位控制因子;为广义相位分布,θ,分别为第一物镜的会聚角及方位角,β0为偏振控制因子;
相位为φ且其偏振态为空间变化的线偏振光透过所述第一物镜,分解成第一电场分量Einner聚焦光束和第二电场分量Eouter聚焦光束,可分别表示为
其中,L、R分别表示左、右旋圆偏振模式;
所述第一电场分量Einner聚焦光束和第二电场分量Eouter聚焦光束入射所述低通滤波器,第二电场分量Eouter聚焦光束被滤除,从而获得所述第一电场分量Einner聚焦光束;
所述第一电场分量Einner聚焦光束透过所述第二物镜,获得所需偏振分布的偏振光束。
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