一种基于角谱衍射理论的多模态矢量光产生装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于角谱衍射理论的多模态矢量光产生装置及方法，所述装置包括：用于发射高斯光的激光器；用于将所述高斯光生成水平方向线偏光和竖直方向线偏光的格兰棱镜；用于将所述水平方向线偏光调制成水平偏振方向多模态涡旋光的第一液晶空间光调制器；用于将光束中水平和竖直偏振进行对调的半波片；用于控制竖直方向的高斯光束生成竖直偏振方向多模态涡旋光的第二液晶空间光调制器；用于将水平偏振方向多模态涡旋光和竖直偏振方向多模态涡旋光转化成左旋圆偏振光束与右旋圆偏振光束的四分之一波片。本发明专利技术通过将全息相位图加载至空间光调制器，同时利用两个空间光调制器对入射光进行调制，最终生成稳定、高效的多模态矢量光束。

【技术实现步骤摘要】
一种基于角谱衍射理论的多模态矢量光产生装置及方法
本专利技术涉及光学
，尤其涉及的是一种基于角谱衍射理论的多模态矢量光产生装置及方法。
技术介绍
偏振是光的重要特性之一，在光的特性研究中，对偏振特性的研究是非常重要的，因为其在数据储存、光通信、材料加工等领域都有着广泛的应用。一般来说，光矢量的振动方向不发生变化或者具有某一种特定规则变化的光束我们称之为偏振光，其可以分为均匀偏振光和非均匀偏振光。均匀偏振光指的是在光束横截面上其偏振态不随空间分布变化，如线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光。非均匀偏振光指的是光束的横截面上其偏振态随空间分布变化，而矢量光场就是我们所说的非均匀偏振光。近年来,具有空间变化偏振分布的矢量光已成为人们的研究热点,因为它在很多方面具有潜在的应用价值,例如高分辨率成像、表面等离子体、纳米操纵以及光通信等。自1972年以来，研究者们陆续提出了产生矢量光束的各种方法，到目前为止，矢量光的产生方法大致可以分为两种，一种是利用激光谐振腔直接产生矢量光场的主动生成方法，另一种是激光器谐振腔外运用光场调控的手段去产生矢量光场的被动生成方法，例如有人提出利用Signac干涉仪生成一种偏振态可以任意变化的矢量光场。但是无论是主动生成方法还是被动生成方法，它们都是对单束矢量光束进行产生与调控，而对于一些特殊的情况，例如在矢量光通信中，单束矢量光对于信道容量的提升毕竟有限，这就由此引发了一个问题，如何产生共轴的多模态矢量光束来满足一些特定场景下的需求。目前对于共轴多模态矢量光的产生仅仅是利用分束器将多路单模态矢量光合束成共轴多模态矢量光，但是由于这种方法需要的器件很多且操作复杂。因此，针对上述缺陷，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种基于角谱衍射理论的多模态矢量光产生装置及方法，通过运用两个液晶空间光调制器交叉调制，可以很容易的产生多模态矢量光。本专利技术解决技术问题所采用的技术方案如下：一种基于角谱衍射理论的多模态矢量光产生装置，其中，所述基于角谱衍射理论的多模态矢量光产生装置包括：用于发射高斯光的激光器；设置在所述激光器后方，用于将所述高斯光生成水平方向线偏光和竖直方向线偏光的格兰棱镜；设置在所述格兰棱镜后方，用于加载多模态涡旋光相位图，并将所述水平方向线偏光调制成水平偏振方向多模态涡旋光的第一液晶空间光调制器；设置在所述第一液晶空间光调制器正下方，用于将所述第一液晶空间光调制器发出的光束中水平和竖直偏振进行对调的半波片；设置在所述半波片正下方，用于将互换偏振方向后的光束进行调制，控制竖直方向的高斯光束生成竖直偏振方向多模态涡旋光的第二液晶空间光调制器；设置在所述第二液晶空间光调制器后方，用于将所述水平偏振方向多模态涡旋光和所述竖直偏振方向多模态涡旋光转化成左旋圆偏振光束与右旋圆偏振光束的四分之一波片。所述基于角谱衍射理论的多模态矢量光产生装置，其中，所述激光器、格兰棱镜以及第一液晶空间光调制器设置在同一光轴上。所述基于角谱衍射理论的多模态矢量光产生装置，其中，所述第一液晶空间光调制器、半波片以及第二液晶空间光调制器设置在同一光轴上。所述基于角谱衍射理论的多模态矢量光产生装置，其中，所述第二液晶空间光调制器和所述四分之一波片设置在同一光轴上。所述基于角谱衍射理论的多模态矢量光产生装置，其中，所述激光器的波长为1550nm。所述基于角谱衍射理论的多模态矢量光产生装置，其中，所述格兰棱镜的光轴方向与水平方向的夹角为45度。所述基于角谱衍射理论的多模态矢量光产生装置，其中，所述半波片的快轴方向与水平方向夹角45度。所述基于角谱衍射理论的多模态矢量光产生装置，其中，所述四分之一波片的快轴方向与水平方向夹角45度。一种基于所述的基于角谱衍射理论的多模态矢量光产生装置的基于角谱衍射理论的多模态矢量光产生方法，其中，所述基于角谱衍射理论的多模态矢量光产生方法包括以下步骤：步骤A，所述激光器发射的高斯光经过所述格兰棱镜后，生成水平方向线偏光和竖直方向线偏光，再经过已加载多模态涡旋光相位图的所述第一液晶空间光调制器后，将所述水平方向线偏光调制成水平偏振方向多模态涡旋光；步骤B，将经过所述第一液晶空间光调制器后的光束投射至所述半波片上，将光束中水平和竖直偏振进行对调；步骤C，将互换偏振方向后的光束透射至所述第二液晶空间光调制器，控制竖直方向的高斯光束生成竖直偏振方向多模态涡旋光；步骤D，将经过所述第二液晶空间光调制器的光束投射至所述四分之一波片上，将所述水平偏振方向多模态涡旋光和所述竖直偏振方向多模态涡旋光转化成左旋圆偏振光束与右旋圆偏振光束。所述的基于角谱衍射理论的多模态矢量光产生方法，其中，所述基于角谱衍射理论的多模态矢量光产生方法具体包括：步骤A1，所述激光器发射的高斯光经偏振方向为45度的所述格兰棱镜后，生成水平方向线偏光和竖直方向线偏光，再经过已加载多模态涡旋光相位图的所述第一液晶空间光调制器后，将所述水平方向线偏光调制成水平偏振方向多模态涡旋光；步骤B1，将经过所述第一液晶空间光调制器后的光束投射至快轴方向与水平方向夹角为45度的所述半波片上，使得光束所包含的水平和竖直线偏振互换；步骤C1，将互换偏振方向后的光束透射至所述第二液晶空间光调制器，控制竖直方向的高斯光束生成竖直偏振方向多模态涡旋光；步骤D1，将经过所述第二液晶空间光调制器的光束投射至快轴方向与水平方向夹角45度的所述四分之一波片上，将所述水平偏振方向多模态涡旋光和所述竖直偏振方向多模态涡旋光转化成左旋圆偏振光束与右旋圆偏振光束，得到多模态矢量光。本专利技术提出了一种基于角谱衍射理论的多模态矢量光产生装置及方法，运用角谱衍射理论，通过将全息相位图加载至空间光调制器，同时利用两个空间光调制器对入射光进行调制，最终生成稳定、高效的多模态矢量光束，装置结构简单，操作方便。附图说明图1是本专利技术基于角谱衍射理论的多模态矢量光产生装置的较佳实施例的光路结构示意图.图2是本专利技术基于角谱衍射理论的多模态矢量光产生方法的的较佳实施例的流程图。图3是本专利技术基于角谱衍射理论的多模态矢量光产生方法的较佳实施例中加载至液晶空间光调制器上的多模态涡旋光相位图的构成示意图.具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请参阅图1，图1是本专利技术基于角谱衍射理论的多模态矢量光产生装置的较佳实施例的结构示意图。如图1所示，本专利技术实施例提供的一种基于角谱衍射理论的多模态矢量光产生装置，所述基于角谱衍射理论的多模态矢量光产生装置包括：用于发射高斯光的激光器1；设置在所述激光器1后方，用于将所述高斯光生成水平方向线偏光和竖直方向线偏光的格兰棱镜2；设置在所述格兰棱镜2后方，用于加载多模态涡旋光相位图，并将所述水平方向线偏光调制成水平偏振方向多模态涡旋光的第一液晶空间光调制器3；设置在所述第一液晶空间光调制器3正下方，用于将所述第一液晶空间光调制器3发出的光束中水平和竖直偏振进行对调的半波片4；设置在所述半波片4正下方，用于将互换偏振方向后的光束进行调制，控制竖直方向的高斯光束生成竖直偏振方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于角谱衍射理论的多模态矢量光产生装置，其特征在于，所述基于角谱衍射理论的多模态矢量光产生装置包括：用于发射高斯光的激光器；设置在所述激光器后方，用于将所述高斯光生成水平方向线偏光和竖直方向线偏光的格兰棱镜；设置在所述格兰棱镜后方，用于加载多模态涡旋光相位图，并将所述水平方向线偏光调制成水平偏振方向多模态涡旋光的第一液晶空间光调制器；设置在所述第一液晶空间光调制器正下方，用于将所述第一液晶空间光调制器发出的光束中水平和竖直偏振进行对调的半波片；设置在所述半波片正下方，用于将互换偏振方向后的光束进行调制，控制竖直方向的高斯光束生成竖直偏振方向多模态涡旋光的第二液晶空间光调制器；设置在所述第二液晶空间光调制器后方，用于将所述水平偏振方向多模态涡旋光和所述竖直偏振方向多模态涡旋光转化成左旋圆偏振光束与右旋圆偏振光束的四分之一波片。

【技术特征摘要】
1.一种基于角谱衍射理论的多模态矢量光产生装置，其特征在于，所述基于角谱衍射理论的多模态矢量光产生装置包括：用于发射高斯光的激光器；设置在所述激光器后方，用于将所述高斯光生成水平方向线偏光和竖直方向线偏光的格兰棱镜；设置在所述格兰棱镜后方，用于加载多模态涡旋光相位图，并将所述水平方向线偏光调制成水平偏振方向多模态涡旋光的第一液晶空间光调制器；设置在所述第一液晶空间光调制器正下方，用于将所述第一液晶空间光调制器发出的光束中水平和竖直偏振进行对调的半波片；设置在所述半波片正下方，用于将互换偏振方向后的光束进行调制，控制竖直方向的高斯光束生成竖直偏振方向多模态涡旋光的第二液晶空间光调制器；设置在所述第二液晶空间光调制器后方，用于将所述水平偏振方向多模态涡旋光和所述竖直偏振方向多模态涡旋光转化成左旋圆偏振光束与右旋圆偏振光束的四分之一波片。2.根据权利要求1所述的基于角谱衍射理论的多模态矢量光产生装置，其特征在于，所述激光器、格兰棱镜以及第一液晶空间光调制器设置在同一光轴上。3.根据权利要求1所述的基于角谱衍射理论的多模态矢量光产生装置，其特征在于，所述第一液晶空间光调制器、半波片以及第二液晶空间光调制器设置在同一光轴上。4.根据权利要求1所述的基于角谱衍射理论的多模态矢量光产生装置，其特征在于，所述第二液晶空间光调制器和所述四分之一波片设置在同一光轴上。5.根据权利要求1所述的基于角谱衍射理论的多模态矢量光产生装置，其特征在于，所述激光器的波长为1550nm。6.根据权利要求1所述的基于角谱衍射理论的多模态矢量光产生装置，其特征在于，所述格兰棱镜的光轴方向与水平方向的夹角为45度。7.根据权利要求1所述的基于角谱衍射理论的多模态矢量光产生装置，其特征在于，所述半波片的快轴方向与水平方向夹角45度。8.根据权利要求1所述的基于角谱衍射理论的多模态矢量光产生装置，其特征在于，所述四分之一波片的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈书青，杨博，刘俊敏，贺炎亮，谢智强，苏明样，李瑛，张小民，范滇元，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东,44