一种基于全息图编码的任意矢量光束产生方法

本发明属于矢量光束领域，具体地说是一种基于全息图编码的任意矢量光束产生方法。

背景技术：

1、近年来，相比于均匀偏振光束，矢量光束起了人们的广泛关注.对于矢量光束而言，其偏振态分布是空间变化的，这种独特的偏振性使得矢量光场具有许多新颖性质，在众多科学领域有潜在的应用价值，两种最典型的矢量光束是径向矢量光束和角向矢量光束径向偏振光和角向偏振光的偏振态分布与电磁场tm01模和te01模电矢量分布一致，1972年，人们在实验上生成了径向偏振光和角向偏振光，它们都具有独特的性能并被广泛应用，一个径向矢量光束通过紧聚焦可以在焦平面附近集中产生强大的纵向场；另一方面，一个角向矢量光束通过紧聚焦可以集中到一个空心暗点.这些独特的性能可以被应用于高分辨率成像、表面等离子体、纳米操纵、激光加工、遥感和奇点光学等诸多领域，并且也适用于粒子的光学捕获和操纵；

2、根据是否需要增益介质，可将生成矢量光的方法分为主动法和被动法，主动法是通过设计激光器特殊的谐振腔，直接输出相应的矢量分布激光，被动法则是通过在激光器谐振腔外，采用一些光学元件或者光学方法设计特殊的光路，将常规激光转化为矢量分布激光，主动法可以获得很高的效率，但是一旦设计好激光器谐振腔，矢量光场的类型就已经确定，而被动法具有很强的灵活性，可以通过简单地替换一两个光学元件调节光路就可获得新的矢量光场，特别地，因为空间光调制器(slm)可以灵活地设计任意空间相位或幅度调制所需的光学模式，这使得被动生成法的灵活性更高；但是，这些方法都忽略了液晶或材料本身对光束偏振态的改变，会出现椭圆偏振分布的情况。

3、综上，因此本发明提供了一种基于全息图编码的任意矢量光束产生方法，以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于全息图编码的任意矢量光束产生方法，以解决上述背景技术中提出的问题；

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于全息图编码的任意矢量光束产生方法，包括以下步骤：

3、s1：全息光栅的制作，利用光学全息技术，用全息干板记录slm上加载的相位，制作矢量光生成需要的全息光栅；

4、s2：利用全息光栅产生任意矢量光束，利用与全息光栅生成光路相同的激光与扩束系统，引入沃拉斯顿枝镜产生同角度的两束参考光，分别经过两个反射镜后以相同的入射角度照射全息光栅。

5、优选的，所述s1中全息光栅的制作光路需要使用激光器、半波片扩束镜、分束镜及空间光调制器。

6、优选的，所述s2中两束参考光与水平方向的夹角均为α。

7、优选的，所述s1中slm上加载的相位为

8、优选的，所述s2中两束参考光可调制为左旋偏振光c1和右旋偏振光c2。

9、优选的，所述左旋偏振光c1和右旋偏振光c2可分别用公式和表示。

10、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

11、本发明通过直接利用光学全息技术拍摄全息光栅，并结合全息中的角度复用技术设计了矢量光的生成系统，该方法通过全息光栅再现生成矢量光的光路不需要slm，避免了复杂偏振态的出现，因此具有生成光路简单、方便操作、生成矢量光的偏振纯度高等优势。

技术特征：

1.一种基于全息图编码的任意矢量光束产生方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种基于全息图编码的任意矢量光束产生方法，其特征在于：所述s1中全息光栅的制作光路需要使用激光器、半波片扩束镜、分束镜及空间光调制器。

3.如权利要求1所述的一种基于全息图编码的任意矢量光束产生方法，其特征在于：所述s2中两束参考光与水平方向的夹角均为α。

4.如权利要求1所述的一种基于全息图编码的任意矢量光束产生方法，其特征在于：所述s1中slm上加载的相位为

5.如权利要求1所述的一种基于全息图编码的任意矢量光束产生方法，其特征在于：所述s2中两束参考光可调制为左旋偏振光c1和右旋偏振光c2。

6.如权利要求8所述的一种基于全息图编码的任意矢量光束产生方法，其特征在于：所述左旋偏振光c1和右旋偏振光c2可分别用公式和表示。

技术总结
本发明提供一种基于全息图编码的任意矢量光束产生方法，包括以下步骤：S1：全息光栅的制作，利用光学全息技术，用全息干板记录SLM上加载的相位，制作矢量光生成需要的全息光栅；S2：利用全息光栅产生任意矢量光束，利用与全息光栅生成光路相同的激光与扩束系统，引入沃拉斯顿枝镜产生同角度的两束参考光，分别经过两个反射镜后以相同的入射角度照射全息光栅。本发明通过直接利用光学全息技术拍摄全息光栅，并结合全息中的角度复用技术设计了矢量光的生成系统，该方法通过全息光栅再现生成矢量光的光路不需要SLM，避免了复杂偏振态的出现，因此具有生成光路简单、方便操作、生成矢量光的偏振纯度高等优势。

技术研发人员：谢一言,张丙元,高飞龙,李国儒,朱文旭,付倩倩
受保护的技术使用者：聊城大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13