一種基于磁光效應(yīng)的矢量偏振光束調(diào)制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型是一種基于磁光效應(yīng)的矢量偏振光束調(diào)制系統(tǒng)，包括激光器、空間光調(diào)制器、第一共焦透鏡、圓孔光闌、第二共焦透鏡、位相型朗奇光柵、磁光效應(yīng)裝置，其中激光器發(fā)出的激光經(jīng)擴(kuò)束鏡后準(zhǔn)直后形成入射光束，入射光束入射到空間光調(diào)制器，通過(guò)第一共焦透鏡后，經(jīng)過(guò)圓孔光闌選級(jí)，再經(jīng)過(guò)兩個(gè)波片形成左旋和右旋的兩束圓偏振光，兩束圓偏振光通過(guò)第二共焦透鏡聚焦，再經(jīng)過(guò)位相型朗奇光柵形成徑向矢量偏振光束，徑向矢量偏振光束通過(guò)磁光效應(yīng)裝置能形成其他類型的矢量偏振光束。本實(shí)用新型只需通過(guò)調(diào)節(jié)磁光效應(yīng)裝置的高頻線圈電流就能對(duì)入射的矢量偏振光束的偏振方向進(jìn)行調(diào)制，從而對(duì)矢量偏振光束之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，可靠性高、操作簡(jiǎn)易、轉(zhuǎn)換類型多。
【專利說(shuō)明】一種基于磁光效應(yīng)的矢量偏振光束調(diào)制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型是一種基于磁光效應(yīng)的矢量偏振光束調(diào)制系統(tǒng)，尤其涉及矢量偏振光 束的空間調(diào)制系統(tǒng)，基于磁光效應(yīng)的矢量偏振光束調(diào)制系統(tǒng)的創(chuàng)新技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002] 矢量偏振光束（VPB)的空間偏振分布引起的特殊性質(zhì)，使其與線偏振光、圓偏振 光有許多顯著的不同，引起業(yè)內(nèi)研究人員的廣泛關(guān)注。矢量偏振光束在多種領(lǐng)域有廣泛的 應(yīng)用，例如引導(dǎo)和捕捉粒子、粒子加速、提高顯微鏡的分辨率、金屬切割、提高存儲(chǔ)密度以及 表面等離子體共振（SPR)等方面。隨著人們對(duì)矢量偏振光束認(rèn)識(shí)的不斷深入，它將在越來(lái) 越多的領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。至今為止，產(chǎn)生矢量偏振光束的實(shí)驗(yàn)方法有很多種，且已有較成 熟的儀器，這些儀器通常只能直接產(chǎn)生單一的矢量偏振光束，如徑向矢量偏振光束或角向 矢量偏振光束。研究試驗(yàn)中，經(jīng)常通過(guò)加入兩個(gè)半波片實(shí)現(xiàn)對(duì)徑向矢量偏振光束和角向矢 量偏振光束進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換。
[0003] 然而，這種轉(zhuǎn)換方法并不方便，因?yàn)槔冒氩ㄆ荒苓M(jìn)行徑向矢量偏振光束和角 向矢量偏振光束之間的轉(zhuǎn)換，當(dāng)研究人員需要使用其他類型的矢量偏振光束時(shí)，就必須重 新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)光路來(lái)產(chǎn)生所需的矢量偏振光束，而無(wú)法通過(guò)簡(jiǎn)單地調(diào)整波片使已知的矢量偏 振光束變更為研究所需的其他類型的矢量偏振光束。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0004] 本實(shí)用新型針對(duì)上述缺點(diǎn)提出了一種基于磁光效應(yīng)的矢量偏振光束調(diào)制系統(tǒng)。本 實(shí)用新型調(diào)節(jié)方便，操作簡(jiǎn)單，能將入射的矢量偏振光束轉(zhuǎn)換成其他類型的矢量偏振光束， 彌補(bǔ)目前其他轉(zhuǎn)換方法中采用波片作為轉(zhuǎn)換器件，且只能轉(zhuǎn)換成單一矢量偏振光束的不 足。
[0005] 本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：包括有激光器、空間光調(diào)制器、第一共焦透鏡、圓孔光 闌、第二共焦透鏡、位相型朗奇光柵、磁光效應(yīng)裝置，其中激光器發(fā)出的激光經(jīng)擴(kuò)束鏡后準(zhǔn) 直后形成入射光束，入射光束入射到空間光調(diào)制器，通過(guò)第一共焦透鏡后，經(jīng)過(guò)圓孔光闌選 級(jí)，再經(jīng)過(guò)兩個(gè)波片形成左旋和右旋的兩束圓偏振光，兩束圓偏振光通過(guò)第二共焦透鏡聚 焦，再經(jīng)過(guò)位相型朗奇光柵形成徑向矢量偏振光束，徑向矢量偏振光束通過(guò)磁光效應(yīng)裝置 能形成其他類型的矢量偏振光束。
[0006] 本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型利用磁光效應(yīng)和電場(chǎng)使晶體產(chǎn)生的電光效 應(yīng)相似的特點(diǎn)，磁場(chǎng)也能使晶體產(chǎn)生光的各向異性。磁光效應(yīng)中的一個(gè)現(xiàn)象就是法拉第效 應(yīng)，當(dāng)光波通過(guò)磁光介質(zhì)、平行于磁場(chǎng)方向傳播時(shí)，線偏振光的偏振面發(fā)生旋轉(zhuǎn)。而磁光調(diào) 制利用的就是法拉第電磁旋光效應(yīng)，通過(guò)控制電信號(hào)改變?nèi)肷涔獾钠穹较?。磁光效?yīng)裝 置一般由磁光介質(zhì)（可以是鉆石、石英、重火石玻璃等材料）、高頻線圈和調(diào)制電源組成，當(dāng) 光通過(guò)磁光介質(zhì)時(shí)，通過(guò)控制高頻線圈電流，改變磁光介質(zhì)中的磁場(chǎng)強(qiáng)度使光的偏振面發(fā) 生旋轉(zhuǎn)。本實(shí)用新型用磁光效應(yīng)裝置替代半波片，將入射磁光效應(yīng)裝置的徑向偏振光轉(zhuǎn)換 成角向偏振光。通過(guò)控制、調(diào)節(jié)輸入的電信號(hào)，可以任意調(diào)節(jié)光束的偏振方向，因此磁光效 應(yīng)裝置還能使入射的徑向偏振光變成廣義軸對(duì)稱向矢量偏振光束。本實(shí)用新型基于磁光效 應(yīng)的矢量偏振光束調(diào)制系統(tǒng)調(diào)節(jié)方便，操作簡(jiǎn)單，能夠比較簡(jiǎn)單地將入射的矢量偏振光束 轉(zhuǎn)換成其他類型的矢量偏振光束，彌補(bǔ)目前其他轉(zhuǎn)換方法中采用波片作為轉(zhuǎn)換器件，且只 能轉(zhuǎn)換成單一矢量偏振光束的不足。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007] 圖1是本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的流程圖。
[0008] 圖2是本實(shí)用新型產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)所需的徑向矢量偏振光束的光路圖。
[0009] 圖3是徑向矢量偏振光束通過(guò)磁光效應(yīng)裝置對(duì)偏振方向進(jìn)行調(diào)制的原理圖。
[0010] 具體實(shí)現(xiàn)方式
[0011] 下面將結(jié)合本實(shí)用新型的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例， 都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0012] 圖1是本實(shí)用新型一種基于磁光效應(yīng)的矢量偏振光束調(diào)制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的流程圖。激 光通過(guò)4f光學(xué)系統(tǒng)后產(chǎn)生徑向矢量偏振光束，該徑向矢量偏振光束入射到磁光效應(yīng)裝置， 通過(guò)調(diào)節(jié)磁光效應(yīng)裝置的高頻線圈電流，可改變軸向信號(hào)磁場(chǎng)強(qiáng)度，從而改變徑向矢量偏 振光束的偏振方向，產(chǎn)生角向矢量偏振光束或其他類型的矢量偏振光束。
[0013] 圖2是本實(shí)用新型產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)所需的徑向矢量偏振光束的光路圖，包括有激光器、 空間光調(diào)制器、第一共焦透鏡、圓孔光闌、第二共焦透鏡、位相型朗奇光柵、磁光效應(yīng)裝置， 其中激光器發(fā)出的激光經(jīng)擴(kuò)束鏡后準(zhǔn)直后形成入射光束，入射光束入射到空間光調(diào)制器， 通過(guò)第一共焦透鏡后，經(jīng)過(guò)圓孔光闌選級(jí)，再經(jīng)過(guò)兩個(gè)波片形成左旋和右旋的兩束圓偏振 光，兩束圓偏振光通過(guò)第二共焦透鏡聚焦，再經(jīng)過(guò)位相型朗奇光柵形成徑向矢量偏振光束， 徑向矢量偏振光束通過(guò)磁光效應(yīng)裝置能形成其他類型的矢量偏振光束。
[0014] 上述激光器是氦氖激光器。
[0015] 上述氦氖激光器的波長(zhǎng)是632. 8nm。
[0016] 上述空間光調(diào)制器為加載了全息圖的空間光調(diào)制器。
[0017] 上述空間光調(diào)制器為透射型空間光調(diào)制器。
[0018] 上述兩個(gè)波片是兩個(gè)四分之一波片或者二分之一波片。
[0019] 上述波長(zhǎng)632. 8nm的氦氖激光器發(fā)出激光經(jīng)擴(kuò)束鏡然后準(zhǔn)直后形成入射光束1， 入射到加載了全息圖的空間光調(diào)制器2,通過(guò)第一共焦透鏡3后，經(jīng)過(guò)圓孔光闌4選級(jí)，再經(jīng) 過(guò)兩個(gè)四分之一波片或者二分之一波片形成左旋和右旋兩束圓偏振光，接著通過(guò)第二共焦 透鏡5聚焦，然后經(jīng)過(guò)位相型朗奇光柵6形成徑向矢量偏振光束7,最后當(dāng)徑向矢量偏振光 束通過(guò)磁光效應(yīng)裝置8時(shí)，光入射到磁光效應(yīng)裝置8中的磁光介質(zhì)中，圖3是徑向矢量偏振 光束通過(guò)磁光效應(yīng)裝置對(duì)偏振方向進(jìn)行調(diào)制的原理圖，磁光效應(yīng)裝置是根據(jù)以下公式對(duì)偏 振光的偏振方向進(jìn)行調(diào)制的：
[0020] Θ = KHL
[0021] 其中，Θ表示偏振面旋轉(zhuǎn)了 Θ角，Η是電流造成的磁場(chǎng)強(qiáng)度，L表示磁光介質(zhì)的長(zhǎng) 度，Κ為維爾德常數(shù)，對(duì)一定波長(zhǎng)是一個(gè)常數(shù)，不同材料的Κ值不同。
[0022] 本實(shí)用新型的基于磁光效應(yīng)的矢量偏振光束調(diào)制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的步驟如下：激光光束 入射到由空間光調(diào)制器、第一共焦透鏡、圓孔光闌、第二共焦透鏡、位相型朗奇光柵組成的 4f光學(xué)系統(tǒng)后產(chǎn)生徑向矢量偏振光束，然后該光束入射磁光效應(yīng)裝置8,通過(guò)控制纏繞在 磁光效應(yīng)裝置8所設(shè)的磁光介質(zhì)表面的高頻線圈電流，改變軸向信號(hào)磁場(chǎng)強(qiáng)度H，根據(jù)上 述光的偏振面旋轉(zhuǎn)角度Θ與磁光介質(zhì)長(zhǎng)度L及其磁場(chǎng)強(qiáng)度Η的關(guān)系 ：θ = KHL，調(diào)節(jié)磁 光效應(yīng)裝置的高頻線圈電流，改變軸向信號(hào)磁場(chǎng)強(qiáng)度，從而改變光束的偏振方向，當(dāng)Θ = η/2時(shí)（即是使入射的徑向矢量偏振光束的偏振面旋轉(zhuǎn)π/2)，形成角向矢量偏振光束；當(dāng) 0〈 θ〈 π /2時(shí)（即是使入射的徑向矢量偏振光束的偏振面旋轉(zhuǎn)為其他角度時(shí)），形成廣義的 軸對(duì)稱向矢量偏振光束。
[0023] 以下是理論模擬計(jì)算需要用到的公式：
[0024] 1、廣義軸對(duì)稱向矢量偏振光束光場(chǎng)的表達(dá)式：
[0025]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于磁光效應(yīng)的矢量偏振光束調(diào)制系統(tǒng)，其特征在于包括有激光器、空間光調(diào) 制器、第一共焦透鏡、圓孔光闌、第二共焦透鏡、位相型朗奇光柵、磁光效應(yīng)裝置，其中激光 器發(fā)出的激光經(jīng)擴(kuò)束鏡后準(zhǔn)直后形成入射光束，入射光束入射到空間光調(diào)制器，通過(guò)第一 共焦透鏡后，經(jīng)過(guò)圓孔光闌選級(jí)，再經(jīng)過(guò)兩個(gè)波片形成左旋和右旋的兩束圓偏振光，兩束圓 偏振光通過(guò)第二共焦透鏡聚焦，再經(jīng)過(guò)位相型朗奇光柵形成徑向矢量偏振光束，徑向矢量 偏振光束通過(guò)磁光效應(yīng)裝置能形成其他類型的矢量偏振光束。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于磁光效應(yīng)的矢量偏振光束調(diào)制系統(tǒng)，其特征在于上述激 光器是氦氖激光器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于磁光效應(yīng)的矢量偏振光束調(diào)制系統(tǒng)，其特征在于上述氦 氖激光器的波長(zhǎng)是632. 8nm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于磁光效應(yīng)的矢量偏振光束調(diào)制系統(tǒng)，其特征在于上述空 間光調(diào)制器為加載了全息圖的空間光調(diào)制器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于磁光效應(yīng)的矢量偏振光束調(diào)制系統(tǒng)，其特征在于上述空 間光調(diào)制器為透射型空間光調(diào)制器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的基于磁光效應(yīng)的矢量偏振光束調(diào)制系統(tǒng)，其特征 在于上述兩個(gè)波片是兩個(gè)四分之一波片或者二分之一波片。
【文檔編號(hào)】G02F1/09GK204065597SQ201420565646
【公開(kāi)日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月28日
【發(fā)明者】何賢飛, 陳麗, 邱啟東, 胡義華 申請(qǐng)人:廣東工業(yè)大學(xué)