專(zhuān)利名稱(chēng)：一種旋轉(zhuǎn)矢量偏振光束產(chǎn)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型與光束產(chǎn)生裝置有關(guān)，特別是一種旋轉(zhuǎn)矢量偏振光束產(chǎn)生裝置。主要用于激光微加工、光學(xué)微操縱、光信息存儲(chǔ)、光與物質(zhì)相互作用等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
旋轉(zhuǎn)矢量偏振光束是指光束橫向偏振態(tài)呈現(xiàn)旋轉(zhuǎn)的軸對(duì)稱(chēng)分布的光束，由于具有特殊的光束聚焦性質(zhì)和傳播特性，旋轉(zhuǎn)矢量偏振光束在許多光學(xué)系統(tǒng)中具有極為重要的作用，可以應(yīng)用到光存儲(chǔ)系統(tǒng)、顯微系統(tǒng)、平版印刷術(shù)，相位移動(dòng)、激光加工、光鑷子技術(shù)、超分辨等領(lǐng)域，例如，旋轉(zhuǎn)矢量偏振光束可應(yīng)用于光學(xué)顯微技術(shù)中實(shí)現(xiàn)超分辨效應(yīng)，因?yàn)橐欢ǖ男D(zhuǎn)矢量偏振光束經(jīng)過(guò)聚焦后焦點(diǎn)比同一聚焦系統(tǒng)中線(xiàn)偏振光束聚焦的焦點(diǎn)的橫向光斑小。旋轉(zhuǎn)矢量偏振光束的產(chǎn)生裝置是研究和利用旋轉(zhuǎn)矢量偏振光束的必備前提條件，引起廣泛關(guān)注。
目前，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)矢量偏振光的方法有激光諧振腔內(nèi)部調(diào)制方法和光束干涉方法。激光諧振腔內(nèi)部調(diào)制方法存在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)控制參數(shù)要求高、
且只能夠應(yīng)用于大尺寸諧振腔激光器的不足；光束干涉方法存在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、調(diào)節(jié)不便利、構(gòu)建難度大等不足。
在現(xiàn)有技術(shù)中，有一種可調(diào)式矢量光束整形系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)部分旋轉(zhuǎn)矢量偏振光束的產(chǎn)生，在中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利"可調(diào)式矢量光束整形系統(tǒng)"中有所記載，專(zhuān)利號(hào)為ZL200410052913.4。該可調(diào)式矢量光束整形系統(tǒng)具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)點(diǎn)，但是，仍然存在一些本質(zhì)不足，主要為l)如果利用該專(zhuān)利的技術(shù)產(chǎn)生一般形式的旋轉(zhuǎn)矢量偏振光束，所需要必備的條件是系統(tǒng)入射光束需要為旋轉(zhuǎn)矢量偏振光束的特殊形式，比如徑向偏振光束或方位角偏振光束，然而，徑向偏振光束和方位角偏振光束的產(chǎn)生也屬于旋轉(zhuǎn)矢量偏振光束產(chǎn)生范疇，所以，該技術(shù)系統(tǒng)本質(zhì)決定無(wú)法實(shí)現(xiàn)非旋轉(zhuǎn)矢量偏振光束轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)矢量偏振光束，本質(zhì)上決定無(wú)法實(shí)現(xiàn)非相干入射光束向旋轉(zhuǎn)矢量偏振光束的轉(zhuǎn)化過(guò)程，對(duì)入射光束要求高，入
射光束本身難以得到；2)在先技術(shù)系統(tǒng)中存多個(gè)機(jī)械移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)部件減低了系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性;3)無(wú)法實(shí)現(xiàn)出射光束與入射光束相對(duì)的光束橫向擴(kuò)束效應(yīng)，無(wú)法調(diào)節(jié)出射光束外形尺寸，限制了應(yīng)用范圍。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型要解決的問(wèn)題在于克服了上述在先技術(shù)的不足，提供一種旋轉(zhuǎn)矢量偏振光束產(chǎn)生裝置，具有可實(shí)現(xiàn)非旋轉(zhuǎn)矢量偏振光束向旋轉(zhuǎn)矢量偏振光束的轉(zhuǎn)化、入射光束要求低、系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性高、光束偏振態(tài)調(diào)節(jié)方便、可以調(diào)節(jié)出射光束橫向尺寸等特點(diǎn)。
本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問(wèn)題，采用了如下技術(shù)方案一種旋轉(zhuǎn)矢量偏振光束產(chǎn)生裝置，其特征是由光源、外反射式圓錐面反射鏡、圓柱筒形曲面偏振器、內(nèi)反射式錐面反射鏡、入射二分之一波片和出射二分之一波片構(gòu)成，外反射式圓錐面反射鏡、圓柱筒形曲面偏振器、內(nèi)反射式錐面反射鏡、入射二分之一波片和出射二分之一波片依次位于光源出射光束光路上，光源與外反射式圓錐面反射鏡的位置相對(duì)應(yīng)，圓柱筒形曲面偏振器的對(duì)稱(chēng)軸與出射光束平行，并且圓柱曲面與外反射式圓錐面反射鏡的反射錐面成45度夾角，內(nèi)反射式圓錐面反射鏡的反射錐面與外反射式圓錐面反射鏡的反射錐面平行，入射二分之一波片和出射二分之一波片與出射光束垂直。
作為優(yōu)選，所述的光源為非相干光源、氣體激光器、固體激光器、染料激光器、自由電子激光器、半導(dǎo)體激光器中的一種。
作為優(yōu)選，所述的外反射式圓錐面反射鏡為圓錐體鍍反射膜的外反射式圓錐面反射鏡、反射膜構(gòu)成的圓錐殼曲面外反射式反射鏡中的一種。
作為優(yōu)選，所述的內(nèi)反射式圓錐面反射鏡為圓錐體鍍反射膜的內(nèi)反射式圓錐面反射鏡、反射膜構(gòu)成的圓錐殼曲面內(nèi)反射式反射鏡中的一種。
作為優(yōu)選，所述的圓柱筒形曲面偏振器為圓柱筒形偏、振膜、圓柱曲面殼式偏振元件中的一種。
本實(shí)用新型旋轉(zhuǎn)矢量偏振光束產(chǎn)生裝置的工作過(guò)程為光源出射光束沿對(duì)稱(chēng)光軸傳播，射向外反射式圓錐面反射鏡；被外反射式圓錐面反射鏡反射后，由于外反射式圓錐面反射鏡反射錐面與對(duì)稱(chēng)光軸成45度夾角，光束轉(zhuǎn)化為徑向傳播光束；徑向傳播光束經(jīng)過(guò)圓柱筒形曲面偏振器后光束偏振態(tài)發(fā)生改變，而后經(jīng)過(guò)內(nèi)反射式錐面反射鏡反射形成圓環(huán)形旋轉(zhuǎn)矢量偏振光束，由于外反射式圓錐面反射鏡的反射錐面和內(nèi)反射式圓錐面反射鏡的反射錐面平行，旋轉(zhuǎn)矢量偏振光束與對(duì)稱(chēng)光軸平行，沿對(duì)稱(chēng)光軸傳播依次經(jīng)過(guò)入射二分之一波片和出射二分之一波片，通過(guò)調(diào)節(jié)入射二分之一波片和出射二分之一波片光波片波片光軸夾角，可以調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)矢量偏振光束偏振態(tài)，調(diào)節(jié)外反射式圓錐面反射鏡和內(nèi)反射式錐面反射鏡兩反射錐面間距可改變出射光束橫向尺寸。
本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)或效果1、本質(zhì)上可以實(shí)現(xiàn)非旋轉(zhuǎn)矢量偏振光束向旋轉(zhuǎn)矢量偏振光束的轉(zhuǎn)化，對(duì)入射光束的偏振態(tài)無(wú)限制，對(duì)于入射光束要求低，應(yīng)用范圍廣；2、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用便利，非旋轉(zhuǎn)矢量偏振光束向旋轉(zhuǎn)矢量偏振光束的轉(zhuǎn)化的穩(wěn)定性和可靠性高；3、生成的旋轉(zhuǎn)矢量偏振光束的偏振態(tài)調(diào)節(jié)方便；4、可以調(diào)節(jié)出射光束橫向尺寸。


圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的示意圖。
圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的三種旋轉(zhuǎn)矢量偏振光束偏振分布示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以下實(shí)施例是對(duì)本實(shí)用新型的解釋?zhuān)潜緦?shí)用新型的比較好的應(yīng)用形式，而本實(shí)用新型并不局限于以下實(shí)施例。
如圖1所示，旋轉(zhuǎn)矢量偏振光束產(chǎn)生裝置，由光源1、外反射式圓錐面反射鏡6、圓柱筒形曲面偏振器2、內(nèi)反射式錐面反射鏡3、入射二分之一波片4和出射二分之一波片5構(gòu)成，外反射式圓錐面反射鏡6、圓柱筒形曲面偏振器2、內(nèi)反射式錐面反射鏡3、入射二分之一波片4和出射二分之一波片5同對(duì)稱(chēng)光軸0,02地依次位于光源岀射光束光路上；光源1出射光束經(jīng)過(guò)外反射式圓錐面反射鏡6反射后形成的徑向傳播光束，圓柱筒形曲面偏振器2的對(duì)稱(chēng)軸與對(duì)稱(chēng)光軸OA重合，并且圓柱曲
5面與徑向傳播光束垂直；外反射式圓錐面反射鏡3的反射錐面和內(nèi)反射 式圓錐面反射鏡6的反射錐面平行，且外反射式圓錐面反射鏡3反射錐 面和內(nèi)反射式圓錐面反射鏡6兩反射錐面均與對(duì)稱(chēng)光軸0,02成45度夾 角；入射二分之一波片4和出射二分之一波片5與對(duì)稱(chēng)光軸0A垂直。
本實(shí)施例中光源1為波長(zhǎng)為632. 8nm的氦氖氣體激光器，外反射式 圓錐面反射鏡6為圓錐體鍍反射膜的外反射式圓錐面反射鏡，內(nèi)反射式 圓錐面反射鏡3為圓錐體鍍反射膜的內(nèi)反射式圓錐面反射鏡，圓柱筒形 曲面偏振器2采用圓柱筒形偏振膜，入射二分之一波片4和出射二分之 一波片5采用波長(zhǎng)與氦氖氣體激光器632. 8nm匹配的BK7玻璃基底二分 之一波片。
本實(shí)用新型旋轉(zhuǎn)矢量偏振光束產(chǎn)生裝置的工作過(guò)程為光源1出射光 束沿對(duì)稱(chēng)光軸0A傳播，射向外反射式圓錐面反射鏡6;被外反射式圓 錐面反射鏡6反射后，由于外反射式圓錐面反射鏡6反射錐面與對(duì)稱(chēng)光 軸0A成45度夾角，光束轉(zhuǎn)化為徑向傳播光束；徑向傳播光束經(jīng)過(guò)圓柱 筒形曲面偏振器2后光束偏振態(tài)發(fā)生改變，而后經(jīng)過(guò)內(nèi)反射式錐面反射 鏡3反射形成圓環(huán)形旋轉(zhuǎn)矢量偏振光束，由于外反射式圓錐面反射鏡6 的反射錐面和內(nèi)反射式圓錐面反射鏡3的反射錐面平行，內(nèi)反射式圓錐 面反射鏡3出射的光束與對(duì)稱(chēng)光軸0A平行，沿對(duì)稱(chēng)光軸OA傳播依次 經(jīng)過(guò)入射二分之一波片4和出射二分之一波片5，通過(guò)調(diào)節(jié)入射二分之 一波片4和出射二分之一波片5波片光軸夾角，可以調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)矢量偏振 光束偏振態(tài)，調(diào)節(jié)外反射式圓錐面反射鏡6和內(nèi)反射式錐面反射鏡3兩 反射錐面間距可改變出射光束橫向尺寸。
圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的三種旋轉(zhuǎn)矢量偏振光束偏振分布示 意圖，本裝置實(shí)現(xiàn)非旋轉(zhuǎn)矢量偏振光束向旋轉(zhuǎn)矢量偏振光束的轉(zhuǎn)化，并 且對(duì)入射光束要求低、光束偏振態(tài)調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求1、一種旋轉(zhuǎn)矢量偏振光束產(chǎn)生裝置，其特征是由光源、外反射式圓錐面反射鏡、圓柱筒形曲面偏振器、內(nèi)反射式錐面反射鏡、入射二分之一波片和出射二分之一波片構(gòu)成，外反射式圓錐面反射鏡、圓柱筒形曲面偏振器、內(nèi)反射式錐面反射鏡、入射二分之一波片和出射二分之一波片依次位于光源出射光束光路上，光源與外反射式圓錐面反射鏡的位置相對(duì)應(yīng)，圓柱筒形曲面偏振器的對(duì)稱(chēng)軸與出射光束平行，并且圓柱曲面與外反射式圓錐面反射鏡的反射錐面成45度夾角，內(nèi)反射式圓錐面反射鏡的反射錐面與外反射式圓錐面反射鏡的反射錐面平行，入射二分之一波片和出射二分之一波片與出射光束垂直。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)矢量偏振光束產(chǎn)生裝置，其特征是所述的光源為非相干光源、氣體激光器、固體激光器、染料激光器、自 由電子激光器、半導(dǎo)體激光器中的一種。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)矢量偏振光束產(chǎn)生裝置，其特征是 所述的外反射式圓錐面反射鏡為圓錐體鍍反射膜的外反射式圓錐面反射 鏡、反射膜構(gòu)成的圓錐殼曲面外反射式反射鏡中的一種。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的旋轉(zhuǎn)矢量偏振光束產(chǎn)生裝置，其特征是 所述的內(nèi)反射式圓錐面反射鏡為圓錐體鍍反射膜的內(nèi)反射式圓錐面反射鏡、反射膜構(gòu)成的圓錐殼曲面內(nèi)反射式反射鏡中的一種。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)矢量偏振光束產(chǎn)生裝置，其特征是所述的圓柱筒形曲面偏振器為圓柱筒形偏振膜、圓柱曲面殼式偏振元件 中的一種。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種旋轉(zhuǎn)矢量偏振光束產(chǎn)生裝置，由光源、以及光源出射光束光路上同一對(duì)稱(chēng)光軸依次置有的外反射式圓錐面反射鏡、圓柱筒形曲面偏振器、內(nèi)反射式錐面反射鏡、入射二分之一波片和出射二分之一波片構(gòu)成，光源出射光束經(jīng)過(guò)外反射式圓錐面反射鏡反射后形成徑向傳播光束，經(jīng)過(guò)圓柱筒形曲面偏振器改變光束偏振態(tài)，而后經(jīng)過(guò)內(nèi)反射式錐面反射鏡反射形成圓環(huán)形旋轉(zhuǎn)矢量偏振光束，通過(guò)調(diào)節(jié)兩二分之一波片的波片光軸夾角可以調(diào)解旋轉(zhuǎn)矢量偏振光束偏振方向，具有可實(shí)現(xiàn)非旋轉(zhuǎn)矢量偏振光束向旋轉(zhuǎn)矢量偏振光束的轉(zhuǎn)化，具有入射光束要求低、系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性高、光束偏振態(tài)調(diào)節(jié)方便、可以調(diào)節(jié)出射光束橫向尺寸等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G02B27/28GK201278055SQ20082016609
公開(kāi)日2009年7月22日 申請(qǐng)日期2008年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月14日
發(fā)明者陳俊志, 高秀敏 申請(qǐng)人:高秀敏;陳俊志