【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种激光光场调控装置，尤其涉及一种光场强度和偏振态分布的调控装置。
技术介绍
1、空间自相位调制是由材料的三阶非线性折射效应引起的全光调制现象之一[1]。在过去的几十年里，已经在各种类型的材料中观察到了空间自相位调制现象，从零维量子点、一维纳米管、二维层状材料到三维体材料。近年来，二维层状材料的快速发展为空间自相位调制研究注入了新的活力。一方面，空间自相位调制已被广泛用于表征各种二维层状材料，如石墨烯、硼和黑磷的三阶非线性极化率。另一方面，基于二维层状材料的空间自相位调制，已经开发了许多无源非线性光子器件，如全光开关、全光信息转换器、全光逻辑门、全光二极管等。
2、目前，通过对光场偏振态的设计与调控，实验生成了各种类型的矢量光场，包括线偏振矢量光场、杂化偏振矢量光场、全庞加莱光束和任意复杂矢量光场。研究者们广泛研究了不同类型矢量光场的聚焦、传播和技术应用。同时，还研究了矢量光场与非线性光学介质的相互作用。在矢量光场的激发下，已经报道了新颖的三阶非线性光学效应，如矢量自衍射、可控的非线性光传播、可设计的光场坍缩等。
3、在各种类型的矢量光场中，线偏振矢量光场(如径向偏振光和角向偏振光)的研究最为广泛。作为描述线偏振矢量光场的重要参数，拓扑系数通常为整数，称这种类型的矢量光场为整数阶线偏振矢量光场。就空间自相位调制而言，已经对整数阶线偏振矢量光场激发的自衍射现象进行了理论和实验研究。整数阶矢量光场激发非线性光学介质的远场自衍射强度图样具有局域线偏振态和同心多环结构。然而，目前还没有关于如何实现远
4、[1] s. d. durbin, s. m. arakelian, and y. r. shen, “laser-induceddiffraction rings from a nematic-liquid-crystal film,” opt. lett. 6(9), 411-413 (1981)
技术实现思路
1、专利技术目的：针对上述现有技术，提出一种基于分数阶矢量光场激发非线性折射效应的装置，实现激发的远场自衍射强度图样表现为杂化偏振态和多环对称破缺。
2、技术方案：一种基于分数阶矢量光场激发非线性折射效应的装置，包括：依次设置的激光器、半波片、光束扩展系统、涡旋半波片、聚焦透镜、非线性光学材料；其中，所述涡旋半波片的拓扑系数为分数，所述涡旋半波片的光心与入射光束同轴，所述聚焦透镜的光心与入射光束同轴并紧贴所述涡旋半波片，所述非线性光学材料设置于聚焦透镜焦点前1个瑞利长度位置处；
3、所述激光器出射红外连续波激光到所述半波片上，得到水平线偏振高斯光束，然后经所述光束扩展系统对激光束进行扩展和准直后，再经所述涡旋半波片生成分数阶局域线偏振矢量光场，最后经所述聚焦透镜后正入射到所述非线性光学材料上，激发所述非线性光学材料的空间自相位调制效应，使得远场自衍射强度图样表现为多环对称破缺的杂化偏振态光场分布。
4、进一步的，所述非线性光学材料为二维纳米材料。
5、进一步的，所述涡旋半波片的拓扑荷为0.5、0.7、1.3或1.5。
6、进一步的，所述二维纳米材料为分散在固化剂中的黑磷纳米片。
7、进一步的，所述光束扩展系统由依次设置的凹透镜和凸透镜构成。
8、进一步的，所述聚焦透镜为弱聚焦正透镜。
9、有益效果：本装置利用输入不同分数阶局域线偏振矢量光场，基于二维纳米材料的空间自相位调制效应，使得出射光场的强度和偏振态分布发生显著的、有规律性的改变，即光强分布具有对称破缺的多环结构而偏振态为杂化偏振分布。这种具有杂化偏振态分布的对称破缺的光场在光学微操控、纳米粒子的光物理特性研究、非线性光子器件等方面具有潜在应用前景。
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1.一种基于分数阶矢量光场激发非线性折射效应的装置，其特征在于，包括：依次设置的激光器(1)、半波片(2)、光束扩展系统、涡旋半波片(5)、聚焦透镜(6)、非线性光学材料(7)；其中，所述涡旋半波片(5)的拓扑系数为分数，所述涡旋半波片(5)的光心与入射光束同轴，所述聚焦透镜(6)的光心与入射光束同轴并紧贴所述涡旋半波片(5)，所述非线性光学材料(7)设置于聚焦透镜(6)焦点前1个瑞利长度位置处；
2.根据权利要求1所述的基于分数阶矢量光场激发非线性折射效应的装置，其特征在于，所述非线性光学材料(7)为二维纳米材料。
3.根据权利要求1或2所述的基于分数阶矢量光场激发非线性折射效应的装置，其特征在于，所述涡旋半波片(5)的拓扑荷为0.5、0.7、1.3或1.5。
4.根据权利要求2所述的基于分数阶矢量光场激发非线性折射效应的装置，其特征在于，所述二维纳米材料为分散在固化剂中的黑磷纳米片。
5.根据权利要求1或2所述的基于分数阶矢量光场激发非线性折射效应的装置，其特征在于，所述光束扩展系统由依次设置的凹透镜(3)和凸透镜(4)构成。<...
【技术特征摘要】
1.一种基于分数阶矢量光场激发非线性折射效应的装置，其特征在于，包括：依次设置的激光器(1)、半波片(2)、光束扩展系统、涡旋半波片(5)、聚焦透镜(6)、非线性光学材料(7)；其中，所述涡旋半波片(5)的拓扑系数为分数，所述涡旋半波片(5)的光心与入射光束同轴，所述聚焦透镜(6)的光心与入射光束同轴并紧贴所述涡旋半波片(5)，所述非线性光学材料(7)设置于聚焦透镜(6)焦点前1个瑞利长度位置处；
2.根据权利要求1所述的基于分数阶矢量光场激发非线性折射效应的装置，其特征在于，所述非线性光学材料(7)为二维纳米材料。
3.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：樊莉，顾崛睿，万宇，姜乐，孙然，王黎明，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：
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