本實用新型專利技術涉及一種利用梯形塞納克干涉儀和計算全息圖產生任意矢量光場的裝置，其特征在于：光源的輸出光的光軸上設有梯形塞納克干涉儀，梯形塞納克干涉儀輸出端的光軸上按順序設有傅里葉變換透鏡和小孔濾波器，經過小孔濾波器后得到+1級衍射光分量，調整圖像采集系統使其位于全息圖的共軛像平面上，采集所形成的矢量光場。本實用新型專利技術提出的方法及裝置，所用器件簡單，不僅可以改善光束的穩定性，也簡化了光束疊加時的同軸性調節過程，同時，也可以方便地實現具有任意偏振態分布的矢量光場的產生和調節。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種利用梯形塞納克干涉儀和計算全息圖產生任意矢量光場的裝置，屬于光電
技術介紹
矢量光場是一種偏振態隨著橫向空間位置不同而變化的光場，其中一種特例就是偏振態呈空間柱對稱分布，故稱為柱矢量光場。由于偏振態的空間非均勻性以及奇異性，矢量光場經高數值孔徑透鏡緊聚焦時，將產生具有獨特角動量和偏振態的焦場。特別是通過衍射光學元件調制后，可以產生出光針、光籠、光鏈等奇異形狀的焦場。矢量光場的這些聚焦特性，在基礎科學研究和實際工程應用中，例如超分辨成像、超精細加工、等離子體聚焦、光學微操控等，將有可能扮演重要的角色。 目前，人們提出了多種產生矢量光場的方法。這些方法主要可分為兩類直接法和間接法。所謂直接法，是通過設計光學元件，比如液晶、亞波長光柵、相位光學元件、扇形半波片、螺旋相位延遲器等，將傳統激光器輸出光束的偏振態直接轉換為柱對稱偏振態；所謂間接法，則主要是由兩束或多束偏振態和相位經過調制的光場，通過同軸疊加形成矢量光場，故通常又稱為干涉法。干涉法盡管穩定性稍差，但其靈活性很高，調節方便，故更加適合產生具有復雜偏振態分布的光場。利用干涉法產生矢量光場時，一般可通過兩束振動方向相互正交的線偏振光、或旋向相反的圓偏振光疊加來實現。對于兩束圓偏振光，它們的瓊斯矢量分別為T。如果分別給它們附加相移\和S2，則兩束光的電場強度矢量E1和E2可分別表示為 Γ] Γ j "E1= A exp(i J1) JE, =A exp(iS2) |_ij " _ |_-i其中，A是兩束光的振幅。則兩束光的疊加光場表不為 _ J1-J ' (s _L s \ COS -E = E,+E. ^2Aexp i」^ c " I 2 J - O1-S2 v7 sm —--L 2 _上式可表不偏振態任意分布的光場。上述具有附加相移的光場，可通過特殊設計一幅計算全息圖，并通過對其進行全息再現而獲得。為了實時調節光場相移，計算全息圖可加載在一個空間光調制器上。產生矢量光場的干涉法中，線偏振光疊加法對初始光束模式質量的要求較高，且時間穩定性較差，光束的同軸性也較難滿足；圓偏振光疊加時，盡管穩定性得到改善，但同軸性調節所需條件仍然較為苛刻。例如，公開號為CN101178484的專利中，通過朗琴(Ronchi)光柵來實現兩束圓偏振光的同軸疊加。然而，這要求該光柵周期與計算全息圖匹配，從而限制了該方法的靈活性。
技術實現思路
要解決的技術問題針對現有技術的不足，本專利技術提出一基于梯形塞納克干涉儀產生矢量光場的裝置。技術方案—種基于梯形塞納克干涉儀產生任意矢量光場的方法的裝置，其特征在于包括光源I、梯形塞納克干涉儀2、傅里葉變換透鏡3、小孔濾波器4和圖 像采集系統5 ;光源I的輸出光的光軸上設有梯形塞納克干涉儀2，梯形塞納克干涉儀2輸出端的光軸上按順序設有傅里葉變換透鏡3和小孔濾波器4，經過小孔濾波器4后得到+1級衍射光分量，調整圖像采集系統5使其位于全息圖的共軛像平面上，采集所形成的矢量光場；所述梯形塞納克干涉儀包括半波片6、偏振分光棱鏡7、第一反射鏡8、第二反射鏡9、第三反射鏡10、計算全息圖11和四分之一波片12 ;偏振分光棱鏡7、第一反射鏡8、第二反射鏡9和第三反射鏡10置于直角梯形的四個頂點處，沿著入射光的光軸順序排列為半波片6、偏振分光棱鏡7和第三反射鏡10 ;半波片6旋轉激光器出射的線偏振光束的偏振方向，使其偏振方向與水平方向夾角為45° ,然后偏振分光棱鏡7將光束分為強度相同、偏振方向相互正交的兩束線偏振光束s分量和P分量；在偏振光束s分量的光軸上設有第一反射鏡8,光束s分量由反射鏡8反射后，經過計算全息圖11到達第二反射鏡9，然后經過第三反射鏡10到達偏振分光棱鏡7 ；p分量依次經過第三反射鏡10、第二反射鏡9、計算全息圖11和第一反射鏡8后到達偏振分光棱鏡7 ;偏振光束s分量和P分量分別經過偏振分光棱鏡7的反射和透射,從同一方向上同軸出射；在出射方向上設有四分之一波片12,四分之一波片12將兩個線偏振分量分別轉化為左旋和右旋的圓偏振光束作為梯形塞納克干涉儀的輸出光束。所述+1級衍射光分量為梯形塞納克干涉儀2中計算全息圖的+1級衍射光分量。所述計算全息圖11具有光柵狀結構，刻制在透明介質平板上或直接顯示在一個空間光調制器上。所述圖像采集系統5為電荷耦合器件。所述光源I為單模激光器，包括氬離子激光器、氦氖激光器或半導體激光器。有益效果本專利技術提出一基于梯形塞納克干涉儀產生矢量光場的方法及裝置，所用器件簡單，不僅可以改善光束的穩定性，也簡化了光束疊加時的同軸性調節過程，同時，也可以方便地實現具有任意偏振態分布的矢量光場的產生和調節。附圖說明圖I為本專利技術的結構示意圖；圖中，I-光源，2-梯形塞納克干涉儀，3-傅里葉變換透鏡，4-小孔濾波器,5-圖像米集系統,6-半波片,7-偏振分光棱鏡,8-第一反射鏡,9-第二反射鏡，10-第三反射鏡，11-計算全息圖，12-四分之一波片。圖2為塞納克干涉光路中計算全息圖位置的示意圖。圖3為本專利技術實施例I所用計算全息圖及其空間頻譜示意圖。圖4為本專利技術實施例2所用計算全息圖及其空間頻譜疊加示意圖。具體實施方式現結合實施例、附圖對本專利技術作進一步描述本專利技術實施例提出產生矢量光場的方法如圖I所示，豎直偏振的線偏振光束由光源I發出，經半波片6后轉化為偏振方向與水平方向夾角45°的線偏振光束,再由偏振分光棱鏡7分為兩束強度相同、偏振方向相互正交的線偏振光束s分量和P分量。為了使兩束線偏振光在通過計算全息圖后所經過的路徑相同，將計算全息圖置于如圖2所示的e處,使ab+bc+ce=ad+de。兩個線偏振的s分量和p分量通過計算全息圖11后，再分別由偏振分光棱鏡7反射和透射，從同一方向上同軸出射。通過調節任一反射鏡的角度即可對兩束線偏振光的同軸性進行調整。經偏振分光棱鏡7的出射光束由四分之一波片12分別轉化為左旋和右旋的圓偏振光束。兩束光在透鏡3的傅里葉變換平面上經小孔濾波器4濾波，僅讓全息圖對它們的+1級衍射光分量通過。另外，傅里葉變換透鏡3也對計算全息圖11成像，在全息圖的共軛像平面上由圖像采集系統5采集，獲得矢量光場。實施例I本實施例使用如圖3左圖所示的一維計算全息圖，其光柵周期沿豎直方向。假設計算全息圖的透射函數可表示為權利要求1.一種基于梯形塞納克干涉儀產生任意矢量光場的方法的裝置，其特征在于包括光源(I)、梯形塞納克干涉儀(2)、傅里葉變換透鏡(3)、小孔濾波器(4)和圖像采集系統(5);光源(I)的輸出光的光軸上設有梯形塞納克干涉儀(2)，梯形塞納克干涉儀(2)輸出端的光軸上按順序設有傅里葉變換透鏡(3)和小孔濾波器(4)，經過小孔濾波器(4)后得到+1級衍射光分量，調整圖像采集系統(5)使其位于全息圖的共軛像平面上，采集所形成的矢量光場；所述梯形塞納克干涉儀包括半波片(6)、偏振分光棱鏡(7)、第一反射鏡(8)、第二反射鏡(9)、第三反射鏡(10)、計算全息圖(11)和四分之一波片(12);偏振分光棱鏡(7)、第一反射鏡(8、第二反射鏡(9)和第三反射鏡(10)置于直角梯形的四個頂點處，沿著入射光的光軸順序排列為半波片(6)、偏振分光棱鏡(7)和第三反射鏡(10);半波片(6)旋本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于梯形塞納克干涉儀產生任意矢量光場的方法的裝置，其特征在于包括光源（1）、梯形塞納克干涉儀（2）、傅里葉變換透鏡（3）、小孔濾波器（4）和圖像采集系統（5）；光源（1）的輸出光的光軸上設有梯形塞納克干涉儀（2），梯形塞納克干涉儀（2）輸出端的光軸上按順序設有傅里葉變換透鏡（3）和小孔濾波器（4），經過小孔濾波器（4）后得到+1級衍射光分量，調整圖像采集系統（5）使其位于全息圖的共軛像平面上，采集所形成的矢量光場；所述梯形塞納克干涉儀包括半波片（6）、偏振分光棱鏡（7）、第一反射鏡（8）、第二反射鏡（9）、第三反射鏡（10）、計算全息圖（11）和四分之一波片（12）；偏振分光棱鏡（7）、第一反射鏡（8、第二反射鏡（9）和第三反射鏡（10）置于直角梯形的四個頂點處，沿著入射光的光軸順序排列為半波片（6）、偏振分光棱鏡（7）和第三反射鏡（10）；半波片（6）旋轉激光器出射的線偏振光束的偏振方向，使其偏振方向與水平方向夾角為45°，然后偏振分光棱鏡（7）將光束分為強度相同、偏振方向相互正交的兩束線偏振光束s分量和p分量；在偏振光束s分量的光軸上設有第一反射鏡（8），光束s分量由反射鏡（8）反射后，經過計算全息圖（11）到達第二反射鏡（9），然后經過第三反射鏡（10）到達偏振分光棱鏡（7）；p分量依次經過第三反射鏡（10）、第二反射鏡（9）、計算全息圖（11）和第一反射鏡（8）后到達偏振分光棱鏡（7；偏振光束s分量和p分量分別經過偏振分光棱鏡（7）的反射和透射，從同一方向上同軸出射；在出射方向上設有四分之一波片（12），四分之一波片（12）將兩個線偏振分量分別轉化為左旋和右旋的圓偏振光束作為梯形塞納克干涉儀的輸出光束。所述+1級衍射光分量為梯形塞納克干涉儀（2）中計算全息圖的+1級衍射光分量。...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉圣，李鵬，趙建林，彭濤，
申請(專利權)人：西北工業大學，
類型：實用新型
國別省市：
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