[发明专利]螺旋偏振光场的偏振参数检测方法

摘要

本发明涉及一种螺旋偏振光场的偏振参数检测方法，基于矢量光场聚焦原理，将振幅调制和相位调制相结合，将被检测光束的横向光强分布调制成空心高斯强度分布，把被检测光束的波前相位分布调制成径向余弦演化的相位分布，将调控过的螺旋偏振光场经过光学系统进行聚焦，利用光电探测器检测焦点区域轴上光强分布，利用矢量光场聚焦特性，根据焦点移动量计算出表征螺旋偏振光场整体偏振态分布分偏振参数具体数值。方法简单、流程简洁、可以检测螺旋偏振光场、灵敏度高、可实现偏振态物理参数测量、灵活性强、功能易于扩充、抗干扰性强等特点。

主权项

1.一种螺旋偏振光场的偏振参数检测方法，其特征在于，具体包括如下步骤：1)被检测光场是自由空间光束，光束导入模块将被检测光场引导入射到光场调制环节；2)光场调制环节包括光场振幅调制模块和光场波前相位调制模块，被检测光束依次经过光场振幅调制模块和光场波前相位调制模块，调制后的光束经过聚焦光学系统进行聚焦；光场振幅调制模块将被检测光束的横向光强分布调制成空心高斯振幅分布，空心高斯振幅分布所有物理量描述均是在整个系统坐标原点设定在聚焦光学系统的几何焦点处，聚焦光学系统入射光束没有任何振幅相位调制情况下，光束近轴聚焦点为几何焦点，θ为光束入瞳平面径向坐标相对于几何焦点的会聚半角；w为空心高斯振幅分布的束腰半径与聚焦光学系统入瞳半径的比值，其中空心高斯振幅分布的束腰半径是指振幅表达式中，高斯分布情况下的光束束腰，聚焦光学系统入瞳半径是光学系统入瞳所在平面通过孔的半径；P为空心高斯光场的光束级数；NA为聚焦光学系统的数值孔径；光场波前相位调制模块把被检测光束的波前相位分布调制成径向余弦演化的相位分布，相位分布公式中i是表述虚数的算符，α为聚焦光学系统的会聚角，NA＝n·sin(α)，n为聚焦光学系统所处环境的光学折射率；M称为径向余弦演化相位参数；光场振幅调制模块用于调制的信号传输给调制光场分析模块，光场波前相位调制模块用于调制的信号传输给调制光场分析模块，调制光场分析模块与光场聚焦特性分析模块互通数据；3)经过调制的被检测光场经过聚焦后，光场聚焦特性分析模块利用光电探测器检测焦点区域轴上光强分布信息进行分析后，将信息传输给偏振参数提取输出模块；光场聚焦特性分析模块将分析得到的光场聚焦特性传输回调制光场分析模块，构成调制过程的反馈环路，调制光场分析模块控制光场振幅调制模块和光场波前相位调制模块的调制信号；4)偏振参数提取输出模块得到光场聚焦特性分析模块传来的焦点区域光强分布信息后，利用矢量光场聚焦特性，根据焦点移动量计算出表征螺旋偏振光场整体偏振态分布的偏振参数具体数值，其中焦点移动量是指焦点区域光强最大值相对于聚焦系统几何焦点的距离偏移量。