[发明专利]一种基于晶体旋光性产生轴对称矢量光束的方法

权利要求书

1.一种基于晶体旋光性产生轴对称矢量光束的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1，选择旋光晶体，根据环境温度T、待转换的线偏振激光波长λ以及旋光晶体的旋光率α，设计螺旋结构晶体元件(1)：建立笛卡尔坐标系，以旋光晶体的光轴为z轴，在垂直于z轴平面内，x轴与y轴相互垂直，在此基础上，定义矢量在x-y平面的投影与x轴正向沿逆时针的夹角为θ₁，加工旋光晶体为螺旋结构晶体元件(1)，所述螺旋结构晶体元件(1)的底面为圆形，半径为r₁，侧面上任一点坐标满足上表面上的点坐标方位角为θ₁时，螺旋结构晶体元件(1)的厚度为d＝kθ₁+d₀，其中k＝1/α，d₀为θ₁＝0时螺旋结构晶体元件(1)的厚度，满足d₀＞0，对应的方位角为θ₁的入射光通过该位置后偏振旋转的角度φ₀＝α·z₀，所述步骤1中旋光晶体为石英晶体；

步骤2，配做与螺旋结构晶体元件(1)折射率相同的反向螺旋元件(2)，所述反向螺旋元件(2)的上表面为圆形，半径为r₂；侧面上任一点坐标满足下表面上的点坐标方位角为θ₂时，反向螺旋元件(2)的厚度为d′＝-kθ₂+d₁，其中k＝1/α，d₁为θ₂＝0时反向螺旋元件(2)的高度，满足d₁＞360/α，所述步骤2中反向螺旋元件为石英玻璃；

步骤3，将螺旋结构晶体元件(1)上表面与反向螺旋元件(2)的下表面进行胶合，保证螺旋结构晶体元件(1)中θ₁与反向螺旋元件(2)中θ₂相同的位置对齐，制得偏振旋转元件(3)，所述偏振旋转元件(3)为圆柱体结构，底面半径为r₃，所述r₁＝r₂＝r₃，圆柱体的高度h＝d₀+d₁；

步骤4，将线偏振激光(4)沿偏振旋转元件(3)的z轴方向入射，并使线 偏振激光(4)光斑的中心点与偏振旋转元件(3)底面中心同轴，通过调节线 偏振激光(4)的偏振方向与偏振旋转元件(3)x方向的夹角，获得所需的轴对称矢量光束(5)，在所述线偏振激光(4)和偏振旋转元件(3)之间设置偏振片(6)，所述偏振片(6)与偏振旋转元件(3)同轴设置。

2.根据权利要求1所述的基于晶体旋光性产生轴对称矢量光束的方法，其特征在于，所述螺旋结构晶体元件(1)为中空柱体结构，所述中空柱体结构满足x²+y²＜δ²，x、y分别为该中空柱体结构外圆上任一点的坐标值，所述δ小于r₁*2％。

3.根据权利要求1所述的基于晶体旋光性产生轴对称矢量光束的方法，其特征在于，所述步骤1中旋光晶体室温下沿旋光晶体光轴方向旋光率的塞米尔方程为：其中λ的单位为μm，α的单位为°/mm。