【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及矢量光场调控领域，特别是涉及一种余弦高斯径向偏振光束产生装置。
技术介绍
1、光是信息传输的主要载体，偏振作为光的一个基本属性，其提供的自由度对光场调控在信息光子学领域的应用起到越来越重要的作用。偏振态依赖空间分布的矢量光束是一种经典的结构光束，研究表明，矢量光束具有不同与标量光场的独特性质和新颖光学特性，被广泛应用于光与物质相互作用的众多研究领域。
2、目前产生任意矢量光束的方法主要可分为主动式和被动式两种，主动式是在腔内放置双折射、圆锥棱镜等光学器件产生矢量光束；被动式则主要通过模式叠加或利用偏振转换元件来获取线偏振光。径向偏振光束是一种典型的矢量光束，经过高数值孔径透镜聚焦后具有强的纵向场分量，同时会形成一个比标量光场聚焦光斑尺寸更小的焦点。这一特性广泛应用于超分辨成像、粒子加速、表面等离激元激发以及粒子捕获和光学微操纵等领域。因此研究新型矢量光束会带来更多新颖的聚焦特性，也会进一步丰富光与物质的相互作用的研究手段。
3、目前人们可以借助于数字波前整形器件对矢量光束偏振态进行多样化、灵活的定量调控，但传统矢量光场的产生主要针对于柱对称的局域矢量光束。近年来，人们利用矢量光场中丰富可调的自由度提出了许多具有复杂偏振态分布的新型矢量光束。比如在柱坐标系下包含线偏振、圆偏振和椭圆偏振旋向径向变化的杂化偏振矢量光束、基于偏振正交的基模高斯光和拉盖尔高斯光叠加的全庞加莱球场、高阶庞加莱球上的矢量光束、杂化阶庞加莱球和广义庞加莱球上的矢量光束、阵列矢量光束、多奇点矢量光束、其他非柱对称的矢量光束和
4、然而，周期数任意可调的余弦高斯径向偏振新型光束产生方法和装置还没有报道。而这种新型的结构光束本身具有多光斑、光束分裂的空间结构，在多孔的光学微加工、多粒子的光学微操纵以及多焦点扫描显微成像等应用领域具有显著的优势。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种余弦高斯径向偏振光束产生装置，可产生任意周期数的余弦高斯径向偏振光束。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、一种余弦高斯径向偏振光束产生装置，包括：扩束准直系统、偏振片、马赫曾德尔干涉系统、第一空间光调制器、第二空间光调制器、第一4f系统、第二4f系统和偏振转换器；所述马赫曾德尔干涉系统包括第一偏振分束器、第二偏振分束器、第一反射镜和第二反射镜；
4、激光依次经过扩束准直系统、偏振片和所述第一偏振分束器，得到第一线偏振分量和第二线偏振分量；所述第一反射镜设置在所述第一4f系统内；所述第一线偏振分量依次输入第一空间光调制器和第一4f系统；所述第二反射镜设置在所述第二4f系统内；所述第二线偏振分量依次输入第二空间光调制器和第二4f系统；所述第一空间光调制器和所述第二空间光调制器上均加载全息图；所述第一4f系统输出的光和第二4f系统输出的光均输入第二偏振分束器，得到柱矢量光束；所述柱矢量光束输入所述偏振转换器得到余弦高斯径向偏振光束。
5、可选地，所述扩束准直系统包括针孔滤波器和准直透镜；
6、所述激光依次输入所述针孔滤波器和所述准直透镜。
7、可选地，所述第一4f系统包括第一透镜和第二透镜；
8、所述第一空间光调制器设置在所述第一透镜的前焦面上；所述第一反射镜设置在第一透镜和所述第二透镜之间；经过所述第一空间光调制器的光依次输入所述第一透镜、所述第一反射镜和所述第二透镜。
9、可选地，余弦高斯径向偏振光束产生装置还包括第一滤波屏；所述第一滤波屏设置在第一反射镜和所述第二透镜之间。
10、可选地，所述第二4f系统包括第三透镜和第四透镜；
11、所述第二空间光调制器设置在所述第三透镜的前焦面上；所述第二反射镜设置在所述第三透镜和所述第四透镜之间；经过所述第二空间光调制器的光依次输入所述第三透镜、第二反射镜和所述第四透镜。
12、可选地，余弦高斯径向偏振光束产生装置还包括第二滤波屏；所述第二滤波屏设置在所述第二反射镜和所述第四透镜之间。
13、可选地，余弦高斯径向偏振光束产生装置还包括第一二分之一波片和第二二分之一波片；
14、所述第一二分之一波片设置在第一4f系统和所述第二偏振分束器之间；
15、所述第二二分一直波片设置在第二4f系统和所述第二偏振分束器之间。
16、可选地，余弦高斯径向偏振光束产生装置还包括图像传感器；
17、所述图像传感器设置在所述偏振转换器的输出光束上。
18、可选地，加载在第一空间光调制器上的全息图是第一线偏振分量根据修正离轴干涉型全息图编码方式计算的；加载在第二空间光调制器上的全息图是第二线偏振分量根据修正离轴干涉型全息图编码方式计算的。
19、根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
20、本专利技术提供的余弦高斯径向偏振光束产生装置，激光依次经过扩束准直系统、偏振片和所述第一偏振分束器，得到第一线偏振分量和第二线偏振分量；所述第一线偏振分量依次输入第一空间光调制器和第一4f系统；所述第二线偏振分量依次输入第二空间光调制器和第二4f系统；所述第一空间光调制器和所述第二空间光调制器上均加载全息图；所述第一4f系统输出的光和第二4f系统输出的光均输入第二偏振分束器，得到柱矢量光束；所述柱矢量光束输入所述偏振转换器得到余弦高斯径向偏振光束。通过在马赫曾德尔干涉系统中引入两个空间光调制器和4f系统，在空间光调制器上加载全息图，从而在4f系统的输出面上得到所需的柱矢量光束，柱矢量光束经过偏振转换器产生任意周期数的弦高斯径向偏振光束。
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1.一种余弦高斯径向偏振光束产生装置，其特征在于，包括：扩束准直系统、偏振片、马赫曾德尔干涉系统、第一空间光调制器、第二空间光调制器、第一4f系统、第二4f系统和偏振转换器；所述马赫曾德尔干涉系统包括第一偏振分束器、第二偏振分束器、第一反射镜和第二反射镜；
2.根据权利要求1所述的余弦高斯径向偏振光束产生装置，其特征在于，所述扩束准直系统包括针孔滤波器和准直透镜；
3.根据权利要求1所述的余弦高斯径向偏振光束产生装置，其特征在于，所述第一4f系统包括第一透镜和第二透镜；
4.根据权利要求3所述的余弦高斯径向偏振光束产生装置，其特征在于，还包括第一滤波屏；所述第一滤波屏设置在第一反射镜和所述第二透镜之间。
5.根据权利要求1所述的余弦高斯径向偏振光束产生装置，其特征在于，所述第二4f系统包括第三透镜和第四透镜；
6.根据权利要求5所述的余弦高斯径向偏振光束产生装置，其特征在于，还包括第二滤波屏；所述第二滤波屏设置在所述第二反射镜和所述第四透镜之间。
7.根据权利要求1所述的余弦高斯径向偏振光束产生装置，其特征在
8.根据权利要求1所述的余弦高斯径向偏振光束产生装置，其特征在于，还包括图像传感器；
9.根据权利要求1所述的余弦高斯径向偏振光束产生装置，其特征在于，加载在第一空间光调制器上的全息图是第一线偏振分量根据修正离轴干涉型全息图编码方式计算的；加载在第二空间光调制器上的全息图是第二线偏振分量根据修正离轴干涉型全息图编码方式计算的。
...【技术特征摘要】
1.一种余弦高斯径向偏振光束产生装置，其特征在于，包括：扩束准直系统、偏振片、马赫曾德尔干涉系统、第一空间光调制器、第二空间光调制器、第一4f系统、第二4f系统和偏振转换器；所述马赫曾德尔干涉系统包括第一偏振分束器、第二偏振分束器、第一反射镜和第二反射镜；
2.根据权利要求1所述的余弦高斯径向偏振光束产生装置，其特征在于，所述扩束准直系统包括针孔滤波器和准直透镜；
3.根据权利要求1所述的余弦高斯径向偏振光束产生装置，其特征在于，所述第一4f系统包括第一透镜和第二透镜；
4.根据权利要求3所述的余弦高斯径向偏振光束产生装置，其特征在于，还包括第一滤波屏；所述第一滤波屏设置在第一反射镜和所述第二透镜之间。
5.根据权利要求1所述的余弦高斯径向偏...
【专利技术属性】
技术研发人员：满忠胜，王本义，孙业鹏，张丽萍，付圣贵，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：
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