The invention discloses a method for generating axisymmetric vector beams based on crystal rotatory property, which includes the following steps: step 1, selecting a rotatory crystal, designing a helical crystal element according to ambient temperature T, linear polarization laser wavelength lambda to be converted and the rotatory index alpha of the rotatory crystal; step 2, making a reverse helical element with the same refractive index as the helical crystal element; In step 3, the upper surface of the helical crystal element is bonded with the lower surface of the reverse helical element; in step 4, the linearly polarized laser beam is incident along the z-axis direction of the polarization rotating element, and the center of the polarization laser spot is coaxial with the center of the bottom surface of the polarization rotating element. By adjusting the angle between the polarization direction of the polarization laser and the X direction of the polarization rotating element, the required axisymmetry is obtained. Vector beam. The invention has fewer components, can realize radial, angular and arbitrary axisymmetric vector beams by using a single element, and has simple adjustment.
【技术实现步骤摘要】
一种基于晶体旋光性产生轴对称矢量光束的方法
本专利技术属于光学领域,具体涉及一种基于晶体旋光性产生轴对称矢量光束的方法。
技术介绍
偏振呈轴对称分布的矢量光束因其特殊的空间偏振分布广受关注,紧聚焦的轴对称矢量光束具有超越衍射极限的聚焦半径以及可调节的焦斑形态,在激光加工、信息存储、显微成像、表面等离激元调控、光学捕获与操控、粒子加速等领域有着重要的应用。产生轴对称矢量光束的方法主要分为有源法和无源法:有源法是在激光腔内通过添加偏振选择元件产生的矢量光束的方法,具有较好的光束质量及较高的效率,但是激光腔内元件调节困难,灵活性较低;无源法是在激光器腔外实现偏振转换,通过光束干涉、空间分区相位延迟器、空间可变亚波长光栅、液晶器件、空间光调制器等方法产生轴对称矢量光束。这些方法通常需要多个转换元件,转换效率较低,且元件的损伤阈值较低,无法应用于高功率激光系统,产生高强度的轴对称矢量光束。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题,本专利技术提供一种基于晶体旋光性产生轴对称矢量光束的方法,本专利技术利用螺旋型旋光晶体元件,将激光器输出的线性偏振光在空间不同角度进行旋转,从而生成具有高转换效率、高功率的轴对称矢量偏振光束。为实现上述目的,本专利技术采用以下技术方案:一种基于晶体旋光性产生轴对称矢量光束的方法,该方法包括以下步骤:步骤1,选择旋光晶体,根据环境温度T、待转换的线偏振激光波长λ以及旋光晶体的旋光率α,设计螺旋结构晶体元件:建立笛卡尔坐标系,以旋光晶体的光轴为z轴,在垂直于z轴平面内,x轴与y轴相互垂直,在此基础上,定义矢量在x-y平面的投影与x轴正向沿逆时针的夹 ...
【技术保护点】
1.一种基于晶体旋光性产生轴对称矢量光束的方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:步骤1,选择旋光晶体,根据环境温度T、待转换的线偏振激光波长λ以及旋光晶体的旋光率α,设计螺旋结构晶体元件(1):建立笛卡尔坐标系,以旋光晶体的光轴为z轴,在垂直于z轴平面内,x轴与y轴相互垂直,在此基础上,定义矢量在x‑y平面的投影与x轴正向沿逆时针的夹角为θ1,加工旋光晶体为螺旋结构晶体元件(1),所述螺旋结构晶体元件(1)的底面为圆形,半径为r1,侧面上任一点坐标满足x12+y12=r12;上表面上的点坐标方位角为θ1时,螺旋结构晶体元件(1)的厚度为d=kθ1+d0,其中k=1/α,d0为θ1=0时螺旋结构晶体元件(1)的厚度,满足d0>0,对应的方位角为θ1的入射光通过该位置后偏振旋转的角度φ0=α·z0;步骤2,配做与螺旋结构晶体元件(1)折射率相同的反向螺旋元件(2),所述反向螺旋元件(2)的上表面为圆形,半径为r2;侧面上任一点坐标满足x22+y22=r22;下表面上的点坐标方位角为θ2时,反向螺旋元件(2)的厚度为d'=‑kθ2+d1,其中k=1/α,d1为θ2=0时反向螺旋元件(2)的高 ...
【技术特征摘要】
1.一种基于晶体旋光性产生轴对称矢量光束的方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:步骤1,选择旋光晶体,根据环境温度T、待转换的线偏振激光波长λ以及旋光晶体的旋光率α,设计螺旋结构晶体元件(1):建立笛卡尔坐标系,以旋光晶体的光轴为z轴,在垂直于z轴平面内,x轴与y轴相互垂直,在此基础上,定义矢量在x-y平面的投影与x轴正向沿逆时针的夹角为θ1,加工旋光晶体为螺旋结构晶体元件(1),所述螺旋结构晶体元件(1)的底面为圆形,半径为r1,侧面上任一点坐标满足x12+y12=r12;上表面上的点坐标方位角为θ1时,螺旋结构晶体元件(1)的厚度为d=kθ1+d0,其中k=1/α,d0为θ1=0时螺旋结构晶体元件(1)的厚度,满足d0>0,对应的方位角为θ1的入射光通过该位置后偏振旋转的角度φ0=α·z0;步骤2,配做与螺旋结构晶体元件(1)折射率相同的反向螺旋元件(2),所述反向螺旋元件(2)的上表面为圆形,半径为r2;侧面上任一点坐标满足x22+y22=r22;下表面上的点坐标方位角为θ2时,反向螺旋元件(2)的厚度为d'=-kθ2+d1,其中k=1/α,d1为θ2=0时反向螺旋元件(2)的高度,满足d1>360/α;步骤3,将螺旋结构晶体元件(1)上表面与反向螺旋元件(2)的下表面进行胶合,保证螺旋结构晶体元件(1)中θ1与反向螺旋元件(2)中θ2相同的位置...
【专利技术属性】
技术研发人员:赵晓晖,隋展,高妍琦,李福建,季来林,崔勇,饶大幸,熊俊,郭尔夫,
申请(专利权)人:中国工程物理研究院上海激光等离子体研究所,
类型:发明
国别省市:上海,31
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。