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【发明授权】基于涡旋半波片产生任意柱矢量偏振光的直视型方法及装置_中国人民解放军陆军炮兵防空兵学院_202110294955.2 

申请/专利权人:中国人民解放军陆军炮兵防空兵学院

申请日:2021-03-19

公开(公告)日:2022-09-20

公开(公告)号:CN113050273B

主分类号:G02B27/00

分类号:G02B27/00;G02B27/09;G02B27/28

优先权:

专利状态码:有效-授权

法律状态:2022.09.20#授权;2021.07.16#实质审查的生效;2021.06.29#公开

摘要:本发明公开了一种基于涡旋半波片产生任意柱矢量偏振光的直视型方法及装置,激光器出射的光束经水平起偏器后成为水平线偏振光,再经扩束镜后实现光束放大,通过可旋转的第一λ2波片调节线偏振光的偏振方向,再经过涡旋半波片后产生柱矢量偏振光束,通过旋转第一λ2波片可实现多类型柱矢量光束,此时光束可通过可旋转的第二λ2波片增加柱矢量光束类型,此外,在装置中置入第一λ4波片和第二λ4波片与第二涡旋波片的组合还可分别产生涡旋光束和柱矢量涡旋光束,另外,通过涡旋半波片的组合,可生成新型涡旋半波片,进而产生更多柱矢量光束。本发明通过旋转和置入波片便可产生任意柱矢量光束,结构简单不存在光线的反射和偏折,能量利用和转化率高。

主权项:1.一种基于涡旋半波片产生任意柱矢量偏振光的直视型方法,其特征在于,包含以下步骤:步骤S1:设置水平起偏器2,可为偏振片、偏振棱镜或格兰泰勒棱镜,要求光束光轴过水平起偏器2中心且与法线平行,其透射偏振方向为水平方向,对某一波段光束具有高消光比;步骤S2:设置扩束镜3,扩束镜3由两个或两个以上焦距不同的透镜组成光束放大器,要求光束放大,且放大倍数可调,并与后置的波片尺寸大小及需求有关;步骤S3:设置和调节第一λ2波片4,要求光束的光轴过第一λ2波片4中心且与法线平行,第一λ2波片4能够更换且主轴沿光轴旋转可调;步骤S4:设置第一涡旋半波片6,要求第一涡旋半波片6的快轴方向θ沿方位角ψ变化,即θ=m2ψ+σ,其中m为阶数,m0代表逆时针变化,m0代表顺时针变化,σ为方位角ψ=0时的第一涡旋半波片6的快轴方向,旋转第一涡旋半波片6要求σ=0,光束光轴过其中心且与基底法线平行;步骤S5:设置和调节第二λ2波片7,要求光束的光轴过第二λ2波片7中心且与法线平行,第二λ2波片7能够更换且主轴沿光轴旋转可调;步骤S6:设置和调节第一λ4波片5,要求光束光轴过第一λ4波片5中心与法线平行,第一λ4波片5能够更换且主轴沿光轴旋转可调;步骤S7:设置和调节第二λ4波片8和第二涡旋半波片9,要求光束光轴过第二λ4波片8中心与法线平行,第二λ4波片8能够更换且主轴沿光轴旋转可调,要求第二涡旋半波片9的快轴方向θ沿方位角ψ变化,即其中m为阶数,m0代表逆时针变化,m0代表顺时针变化,σ为方位角ψ=0时的第二涡旋半波片9的快轴方向,旋转第二涡旋半波片9要求σ=0,光束光轴过其中心且与基底法线平行;步骤S8:根据需要通过光束放缩器10对光束进行放大或缩小,且放缩倍数可调;其中,所述步骤S3和步骤S4中,第一λ2波片4能够更换和旋转,且与光源的中心波长λ相一致,也可采用消色差波片,以提高适用范围,通过旋转第一λ2波片4可调节入射光的偏振方向,与第一涡旋半波片6组合可产生多种类型,第一涡旋半波片6也可更换;对于一阶涡旋半波片即m=1,当第一λ2波片4的快轴旋转在0°或90°方向时,可产生径向偏振光,当第一λ2波片4的快轴旋转在45°或-45°方向时,可产生角向偏振光,当将一阶涡旋半波片更换为高阶涡旋半波片时,可产生高阶柱矢量光束;所述步骤S5中,第二λ2波片7可根据产生光束的需要加入到系统中,所以在系统图中用虚线框住,第二λ2波片7可旋转,且与光源的中心波长λ相一致,也可采用消色差波片,以提高适用范围,通过旋转第二λ2波片7可增加柱矢量光束的种类;如当步骤S3和步骤S4产生径向偏振光时,将第二λ2波片7的快轴旋转在0°方向时,可产生反径向偏振光,将第二λ2波片7的快轴旋转在45°方向时,可产生反角向偏振光;所述步骤S6中,第一λ4波片5可根据产生光束的需要加入到系统中,所以在系统图中用虚线框住,第一λ4波片5可旋转,且与光源的中心波长λ相一致,也可采用消色差波片,以提高适用范围,通过旋转第一λ4波片5的主轴,将线偏振光转化为圆偏振光,与第一涡旋半波片6结合可产生圆偏振涡旋光束;所述步骤S7中,第二λ4波片8和第二涡旋半波片9可根据产生光束的需要加入到系统中,所以在系统图中用虚线框住,第二λ4波片8可旋转,且与光源的中心波长λ相一致,也可采用消色差波片,以提高适用范围;在步骤S6的基础上,通过旋转第二λ4波片8的主轴,将产生的圆偏振涡旋光束转化为线偏振光涡旋光束,再与第二涡旋半波片9结合可产生柱矢量涡旋光束,其中,偏振阶数P由第二涡旋半波片9的阶数m2决定,涡旋相位拓扑核数l由第一涡旋半波片6的阶数m1决定;所述步骤S4和步骤S7中,第一涡旋半波片6和第二涡旋半波片9可由两个及以上的涡旋半波片组合产生新的涡旋半波片,以在现有涡旋半波片的基础上增加涡旋半波片的种类,进而实现更多类型柱矢量光束,比如现有2阶、3阶和7阶涡旋半波片时,两者或三者组合后还可以生成±1阶、-2阶、-3阶、±4阶、±5阶、6阶、-7阶、8阶、9阶和10阶涡旋半波片。

全文数据:

权利要求:

百度查询: 中国人民解放军陆军炮兵防空兵学院 基于涡旋半波片产生任意柱矢量偏振光的直视型方法及装置

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