一种基于偏光全息技术的矢量光场生成装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种基于偏光全息技术的矢量光场生成装置，包括激光器、偏振分束系统、反射镜组、矢量光场调节系统、图像采集单元及偏振记录材料；所述激光器用于产生光源；所述偏振分束系统用于将入射的光源分为偏振方向正交的参考光及信号光，所述参考光为p偏振态，所述信号光为任意线偏振态；所述反射镜组用于将偏振分束系统分出的参考光及信号光相互垂直射入偏振记录材料中；所述矢量光场调节系统用于对信号光进行调控生成不同的矢量光场；所述偏振记录材料用于对射入的参考光及信号光进行偏振记录形成偏光全息图；所述图像采集单元用于探测偏光全息图的矢量光场的强度分布。不需要特殊设计的光学元件，结构简单，操作方便及生成速度快。便及生成速度快。便及生成速度快。

【技术实现步骤摘要】
一种基于偏光全息技术的矢量光场生成装置


[0001]本技术涉及光电
，特别涉及一种基于偏光全息技术的矢量光场生成装置。

技术介绍

[0002]矢量光场的产生方法是国内外的研究热点之一。目前，已有大量的生成矢量光场的方法被提出。通常可将矢量光场的产生方法分为主动法和被动法两类。主动法，是通过设计激光器的谐振腔,直接输出矢量光束；被动法，是在激光器外光路中插入某种装置以改变激光器输出光束的偏振态，从而产生矢量光场。主动法能更高效地产生矢量光场,但缺乏灵活性。谐振腔经特殊设计后只能产生特定偏振态分布的矢量光场，而被动法能更方便地产生各种不同偏振态分布的矢量光场。被动法又可分为直接法和间接法：直接法是通过特殊设计的光学元件,比如亚波长光栅、相位光学元件、超表面、液晶等,将激光器输出的线偏振光束直接转化为矢量光束；间接法则主要是由多光束通过同轴叠加形成矢量光场,故又称为干涉法。现有的矢量光场的被动产生方法需要经过特殊设计的光学元件，需要将多光束经过同轴叠加，结构复杂，操作不方便以及速度慢。如发表在2010年《OPTICAL EXPRESS》上的文章(Polarization converters based on axially symmetric twisted nematic liquid crystal[J].Optics Express,2010,18(4):3601
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3607.)介绍了一种基于轴对称光取向技术制备的轴对称扭曲向列相液晶(ASTNLC)器件，结构复杂、操作不方便，以及利用此方法生成时间需60min，且需要控制温度。

技术实现思路

[0003]为此，需要提供一种基于偏光全息技术的矢量光场生成装置，解决现有的矢量光场的产生需要特殊设计的光学元件，以及结构复杂、操作不方便和生成速度慢等问题。
[0004]为实现上述目的，专利技术人提供了一种基于偏光全息技术的矢量光场生成装置，包括激光器、偏振分束系统、反射镜组、矢量光场调节系统、图像采集单元及偏振记录材料；
[0005]所述激光器用于产生光源，并将光源射入偏振分束系统；
[0006]所述偏振分束系统用于将入射的光源分为偏振方向正交的参考光及信号光，所述参考光为p偏振态，所述信号光为任意线偏振态；
[0007]所述反射镜组用于将偏振分束系统分出的参考光及信号光相互垂直射入偏振记录材料中；
[0008]所述矢量光场调节系统设置信号光的传播路径上，用于对信号光进行调控生成不同的矢量光场；
[0009]所述偏振记录材料用于对射入的参考光及信号光进行偏振记录形成偏振全息图；
[0010]所述图像采集单元用于探测偏振全息图的矢量光场的强度分布。
[0011]进一步优化，还包括第一透镜，所述第一透镜设置在激光器及偏振分束系统之间，所述第一透镜用于对激光器的发散光束准直为平行光束，并扩束。
[0012]进一步优化，所述反射镜组包括第一反射镜及第二反射镜；
[0013]所述第一反射镜用于对参考光进行反射，使得参考光射入偏振记录材料；
[0014]所述第二反射镜用于对信号光进行反射，使得信号光射入偏振记录材料。
[0015]进一步优化，所述矢量光场调节系统包括半波片、扇形狭缝、第一转动机构及第二转动机构；
[0016]所述半波片设置在第一转动机构上，所述扇形狭缝设置在第二转动机构上；
[0017]所述第一转动机构及第二转动机构用于通过半波片旋转角度与扇形狭缝方位角配向的相对速度之比生成不同阶数的矢量光场。
[0018]进一步优化，所述扇形狭缝由两个扇形狭缝组成，用于调节两个扇形狭缝之间的相对大小从而调节曝光面积和曝光量。
[0019]进一步优化，还包括4f光学系统，所述4f光学系统包括第二透镜及第三透镜，所述第二透镜及第三透镜设置在矢量光场调节系统与偏振记录材料之间；
[0020]所述4f光学系统用于将扇形狭缝位置的偏振和相位信息传递至偏振记录材料。
[0021]进一步优化，所述激光器为波长λ＝532nm的He
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Ne激光器。
[0022]进一步优化，还包括第四透镜，所述第四透镜设置在偏振记录材料与图像采集单元之间。
[0023]进一步优化，还包括空间滤波器，所述空间滤波器设置在激光器及偏振分束系统之间。
[0024]区别于现有技术，上述技术方案，通过激光器发出线偏振光束，射入偏振分束系统中分为偏振方向正交的两束线偏振光：参考光及信号光；通过反射镜组将参考光及信号光相互垂直射入偏振记录材料内干涉记录偏光全息图，记录时，参考光为p偏振，信号光为任意线偏振光，全息图记录后，利用参考光对全息图进行再现。其中参考光直接入射到偏振记录材料上，信号光通过矢量光场调节系统生成不同的矢量光场入射到偏振记录材料上，进而形成偏光全息图，然后通过图像采集单元探测偏振记录材料形成的偏光全息图的矢量光场强度分布。不需要经过特殊设计的光学元件，且采用实验装置结构简单，操作方便及生成速度快。
附图说明
[0025]图1为具体实施方式所述基于偏光全息技术的矢量光场生成装置的一种结构示意图。
[0026]图2为具体实施方式所述扇形狭缝的一种结构示意图；
[0027]图3为具体实施方式所述半波片与扇形狭缝之间配速的一种示意图；
[0028]图4为具体实施方式所述一阶矢量光图像的一种示意图；
[0029]图5为具体实施方式所述二阶矢量光图像的一种示意图。
[0030]附图标记说明：
[0031]1、激光器，2、空间滤波器，3、第一透镜，4、偏振分束系统，5、第一反射镜，6、第二反射镜，7、半波片，8、扇形狭缝，9、第二透镜，10、第三透镜，11、偏振记录材料，12、第四透镜，13、CMOS相机。
具体实施方式
[0032]为详细说明技术方案的
技术实现思路
、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。
[0033]请参阅图1，本实施例提供了一种基于偏光全息技术的矢量光场生成装置，包括激光器1、偏振分束系统4、反射镜组、矢量光场调节系统、偏振记录材料11及图像采集单元13；
[0034]所述激光器1用于产生光源，并将光源射入偏振分束系统4；其中，激光器1采用波长λ＝532nm的He
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Ne激光器1，偏振分束系统4为偏振分光镜，在其他实施例中，可以采用其他波长的激光器1，激光器1用于产生线偏振光束。
[0035]所述偏振分束系统4用于将入射的光源分为偏振方向正交的参考光及信号光；偏振分束系统4将入射光束分为偏振方向正交的两束线偏振光。其中偏振分束系统采用偏振分光棱镜。
[0036]所述反射镜组用于将偏振分束系统4分出的参考光及信号光相互垂直射入偏振记录材料11中；其中，所述反射镜组包括第一反射镜5及第二反射镜6；所述第一反射镜5用于对参考光进行反射，使得参考光射入偏振记录材料11；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于偏光全息技术的矢量光场生成装置，其特征在于，包括激光器、偏振分束系统、反射镜组、矢量光场调节系统、图像采集单元及偏振记录材料；所述激光器用于产生光源，并将光源射入偏振分束系统；所述偏振分束系统用于将入射的光源分为偏振方向正交的参考光及信号光，所述参考光为p偏振态，所述信号光为任意线偏振态；所述反射镜组用于将偏振分束系统分出的参考光及信号光相互垂直射入偏振记录材料中；所述矢量光场调节系统设置信号光的传播路径上，用于对信号光进行调控生成不同的矢量光场；所述偏振记录材料用于对射入的参考光及信号光进行偏振记录形成偏光全息图；所述图像采集单元用于探测偏光全息图的矢量光场的强度分布。2.根据权利要求1所述基于偏光全息技术的矢量光场生成装置，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄璐，谭小地，张远颖，
申请(专利权)人：福建师范大学，
类型：新型
国别省市：