一种偏振分布可调的矢量光束的产生及光强分布检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种偏振分布可调的矢量光束的产生及光强分布检测装置，整套装置由同一系统对称轴置有的光源，以及光源出射光路上依次置有的扩束镜、圆锥面偏振器、带有旋转移动部件的两平行放置的半波片、检偏器、成像物镜、面阵光电传感器件以及图像显示器件构成。光源出射光束被扩束镜扩束后，经过圆锥曲面偏振器改变光束偏振态，形成某种偏振分布的矢量光束，通过旋转移动部件调节两半波片光轴夹角可调节光束的偏振分布，光束经检偏器检偏后经成像物镜聚焦入射到面阵光电传感器，用于检测不同偏振态下光强分布情况。装置具有结构设计合理、部件少、使用方便等特点。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术与光束产生及检测装置有关，特别是一种偏振分布可调的矢量光束的产生装置。主要用于激光微加工、光学微操纵、光信息存储、光与物质相互作用等领域。技术背景 在光束偏振态研究中，人们发现偏振态不只局限于我们常见的线偏振、圆偏振、椭圆偏振，还出现了径向偏振、方位角偏振、旋转矢量偏振光束等。2000年，美国罗彻斯特大学研究中心K. S. Youngworth和T. G. Brown等人在Opt. Expresss上发表文章，理论上计算了径向偏振光和方位角偏振光在高数值孔径物镜聚焦下的性质，得到了引人瞩目的结果(K. S. Youngworth and T. G. Brown， Opt. Expresss 7， 77 (2000))。其中径向偏振光通过高数值孔径的透镜聚焦后可以获得强的非传播纵向场分量，从而形成尖锐的焦点，而方位角偏振光可以通过聚焦获得中空光场。这些理论结果引起了光学界的广泛重视，光学工作者也开始投入大量精力研究矢量光束，尤其是它的产生方法。2002年以色列科学家Z. Bomzon等人在Opt. Lett.上发表文章，利用特定结构的随空间变化的亚波长介电栅，在10. 6微米波长处获得了径向偏振光束和方位角偏振光束两种特殊的矢量光束(Z. Bomzon etal，OpticsLetters, 27， 285 (2002)) 。 2002年英国剑桥大学M. Neil等人利用wollaston棱镜和二元铁电空间光调制器等设计了一个光学系统，不仅获得了径向偏振光束和方位角偏振光束而且得到了偏振态介于二者之间的一系列矢量光束(M.A.A.Neil et al， Optics Letters,27， 1929(2002)) 。 2005年美国芝加哥大学的K. Toussaint等人利用特殊设计的主要由两个衍射光学元件组成的光学系统，生成了和M.Neil的工作类似矢量光束(K. C. Toussaintet al， Optics Letters, 30， 2846 (2005)) 。 2005年日本东北大学的Sato等人利用圆锥形的Brewster设计激光谐振腔生成径向偏振光束。并接着在2006年，又利用C_切割Nd:YV04晶体的双折射性质，设计了特殊的激光谐振腔生成径向偏振光束(Y.Kozawa and S. Sato，Optics Letters,30，3063 (2005) :K. Yonezawa， Y. Kozawa， and S. Sato， Optics Letters,31,2151 (2006))。 2007年3月，奥地利因斯布鲁克医科大学的C.Maurer等人在New Jour.Phys.发表文章，利用Wollaston棱镜和反射式空间光调制器等组成光学系统生成了拉盖尔-高斯光束这样一类特殊的矢量光束(C.Maurer et al，，New J. Phys. 9， 78 (2007))。在以上所述的研究中，生成的矢量光束偏振分布不可调，通常为某一种分布状态，并且在需要生成不同偏振分布状态的矢量光束时，必须对光路做出较大的调整，这就增加了生成不同偏振态的矢量光束的技术难度和试验操作上的复杂性，不利于矢量光束获得更广泛的应用。
技术实现思路
本技术主要解决了上述在先技术的不足，提供一种步骤简单、实现方便的偏振分布可调的矢量光束的产生及其光强检测装置。本技术所要解决的技术问题还在于提供一种结构设计合理、部件少、使用方便、功能易于扩充的偏振分布可调的矢量光束的产生装置。 本技术解决上述技术问题所采用的技术方案提供了偏振分布可调的矢量光束的产生及光强检测装置，其结构特点是包括光源、扩束镜、圆锥面偏振器、带有旋转移动部件的两平行放置的半波片、检偏器、成像物镜、面阵光电传感器件以及图像显示器件，依次置于光源出射光束光路上；光源出射光束被扩束镜扩束后，经过圆锥曲面偏振器改变光束偏振态，形成某种偏振分布的矢量光束，通过旋转移动部件调节两半波片光轴夹角可调节光束的偏振分布，光束经检偏器检偏后经成像物镜聚焦入射到面阵光电传感器，用于检测不同偏振态下偏振光束光强分布。 本技术所述的圆锥面偏振器的顶点位于光源出射光轴上且圆锥底面与光轴垂直。 本技术所述的两平行放置的半波片的镜面与光源光束垂直且初始时两半波片快轴方向相同。 本技术所述的成像物镜的镜面中心经由光源光束通过且镜面与光源光束垂直。 本技术所述的面阵光电成像器件的光学接收面位于成像物镜的焦点之后且与光源光束垂直。 本技术所述的圆锥曲面偏振器为圆锥曲面偏振膜，或为圆锥曲面壳式偏振元件。 本技术与现有技术相比具有以下优点和效果本技术的偏振分布可调的矢量光束的产生是利用光束偏振方向改变后经过宏观光学部件进行偏振态的调节，具有结构设计合理、部件少、使用方便、功能易于扩充等优点。附图说明图1为本技术实施例的示意图。 图2为本技术实施例的一种偏振分布光束示意图。具体实施方式下面结合实施例对本技术做进一步的详细说明，以下实施例是对本技术的解释，是本技术一种应用形式，而本技术并不局限于以下实施例。 图1为本技术实施例的示意图，其结构特点是包括光源1、扩束镜2、圆锥面偏振器3、入射二分之一波片4、出射二分之一波片5，检波片6、成像物镜7、面阵光电传感器件8和图像显示器件9 ;光源1出射光束被扩束镜2扩束后，经过圆锥面偏振器3改变光束偏振态，形成某种偏振分布的矢量光束，圆锥面偏振器3圆锥顶点朝向光源光束出射一端设置；经过圆锥偏振器3后的圆锥面发射光束依次通过带有旋转移动部件的入射二分之一波片4和出射二分之一波片5，通过旋转移动部件调节入射二分之一波片4和出射二分之一波片5的光轴夹角可以调节矢量偏振光束的偏振方向，所述的入射二分之一波片和出射二分之一波片两者的光学工作面平行。 本实施例中光源1为Hi-Ne激光器，其出射光束为圆偏振光，波长为632. 8nm，圆锥面偏振器3为圆锥曲面偏振膜，成像物镜7为焦距为150mm的傅里叶透镜，面阵光电传感器件8为KA-1881黑白1/2" CCD图像传感器。 本实施例的一种偏振分布可调的矢量光束的产生及光强分布检测装置，其工作过程为光源1沿着光轴向扩束镜2射出光束；光束被扩束镜2扩束后，入射到圆锥面偏振器3改变光束偏振态形成某种偏振分布的矢量光束；光束经过圆锥面偏振器3后，射向两平行放置的半波片，通过旋转移动部件调节入射二分之一波片5和出射二分之一波片6的光轴夹角可以调节矢量偏振光束的偏振方向，光束经过两半波片后经检波片7检偏后入射到面阵光电传感器件8的接收镜面，面阵光电传感器8将入射的光信号转化成电信号传输到与之相连的图像显示器件9中，从而可在图像显示器件9上显示光束的光强分布。 图2为本技术实施例输出光束的一种偏振态分布示意图，箭头表示偏振方向，本实施例实现了偏振分布可调的矢量光束的产生及光强检测，并且具有结构设计合理、部件少、使用方便、功能易于扩充等优点。权利要求一种偏振分布可调的矢量光束的产生及光强分布检测装置，其特征为a、光源出射光束光路上依次设置有扩束镜、圆锥面偏振器、带有旋转移动部件的两平行放置的半波片、检波片、成像物镜、面阵光电传本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种偏振分布可调的矢量光束的产生及光强分布检测装置，其特征为：ａ、光源出射光束光路上依次设置有扩束镜、圆锥面偏振器、带有旋转移动部件的两平行放置的半波片、检波片、成像物镜、面阵光电传感器件和图像显示器件；ｂ、圆锥面偏振器圆锥顶点朝向光源光束出射一端设置，光源出射光束透过圆锥面偏振器后，形成矢量光束；ｃ、圆锥曲面偏振器设置在扩束镜和两平行放置的半波片之间光路上，改变光束偏振态；ｄ、圆锥曲面偏振器和成像物镜之间的光路上设置有两个半波片，两个半波片的光学工作面相互平行，光轴夹角可调节，光源光束经圆锥曲面偏振器后依次经过两个半波片形成了偏振分布可调的矢量光束；ｅ、面阵光电传感器件置于成像物镜之后的光路上，并且与图像显示器件相连，将接收的光信号转换成电信号传输给图像显示器件，从而在图像显示器件上显示光束的光强分布，用于检测光束光强分布。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：方溁，李劲松，
申请(专利权)人：中国计量学院，
类型：实用新型
国别省市：86[中国|杭州]