CN101403823B - 一种矢量圆环形光束整形装置 - Google Patents
一种矢量圆环形光束整形装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101403823B CN101403823B CN2008101221044A CN200810122104A CN101403823B CN 101403823 B CN101403823 B CN 101403823B CN 2008101221044 A CN2008101221044 A CN 2008101221044A CN 200810122104 A CN200810122104 A CN 200810122104A CN 101403823 B CN101403823 B CN 101403823B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- conical surface
- circular conical
- catoptron
- light beam
- external reflection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Abstract
本发明涉及一种矢量圆环形光束整形装置。现有技术对入射光束要求高，无法实现非旋转矢量偏振光束转化为旋转矢量偏振光束和光束尺寸调节。本发明中入射光束依次经过外反射式圆锥面反射镜、圆柱筒形曲面偏振器、内反射式锥面反射镜、两平行放置的二分之一波片和扩束镜；光源出射光束被外反射式圆锥面反射镜发射后形成径向传播光束，经过圆柱筒形曲面偏振器后，被内反射式锥面反射镜反射形成圆环形旋转矢量偏振光束，通过旋转移动部件调节两二分之一波片光轴夹角改变偏振态，通过扩束镜改变光束横向尺寸。本发明具有入射光束要求低、圆环形矢量光束输出、光束偏振态和横向尺寸调节便利等优点。
Description
技术领域
本发明属于光学技术领域，涉及一种光束整形装置，特别是一种矢量圆环形光束整形装置。主要用于光学显微技术、激光微加工、光学微操纵、光信息存储等领域。
技术背景
矢量光束由于具有特殊的光束聚焦性质和传播特性可应用到光信息存储、光学显微、平版印刷术，激光加工、光学微操纵、超分辨、光与物质相互作用等光学系统。例如，旋转矢量偏振光束可应用于光学显微系统中实现超分辨效应，因为一定的旋转矢量偏振光束经过聚焦后焦点比同一聚焦系统中线偏振光束聚焦的焦点的横向光斑小。矢量光束的产生是研究和利用旋转矢量偏振光束的必备前提条件，引起了广泛关注。在先技术中，有一种可调式矢量光束整形系统(参见中国发明专利“可调式矢量光束整形系统”，专利号：ZL200410052913.4)，该可调式矢量光束整形系统具有相当的优点，但是，仍然存在一些本质不足，主要为：1)如果利用在先技术产生旋转矢量偏振光束，所需要必备的条件是系统入射光束需要为旋转矢量偏振光束的特殊形式，比如径向偏振光束或方位角偏振光束，然而，径向偏振光束和方位角偏振光束的产生也属于旋转矢量偏振光束产生范畴，其本质决定无法实现非旋转矢量偏振光束转化为旋转矢量偏振光束，本质上决定无法实现非相干入射光束向旋转矢量偏振光束的转化过程，对入射光束要求高；2)无法实现出射光束与入射光束相对的光束横向扩束效应，无法调节出射光束外形尺寸，限制了应用范围；3)无法实现圆环光形矢量光束，对聚焦光学系统中聚焦物镜的高数值孔径区域使用效率低。
发明内容
本发明的目的在于针对上述在先技术的不足，提供一种矢量圆环形光束整形装置，具有可实现非旋转矢量偏振光束向旋转矢量偏振光束的转化、入射光束要求低、圆环形矢量光束输出、光束偏振态可调节、出射光束横向尺寸调节便利等特点。
本发明的基本构思是：将入射光束依次经过同对称光轴放置的外反射式圆锥面反射镜、圆柱筒形偏振器、内反射式锥面反射镜、两平行放置的二分之一波片、旋转移动部件和扩束镜构成；旋转移动部件与一个二分之一波片连接；入射光束被外反射式圆锥面反射镜反射形成径向传播光束，经过圆柱筒形偏振器时光束偏振态被调节，而后经过内反射式锥面反射镜反射后，形成矢量圆环形光束；通过旋转移动部件调节两二分之一波片的波片光轴夹角可以调解旋转矢量偏振光束偏振方向，通过扩束镜改变出射光束横向尺寸，具有入射光束要求低、矢量圆环形光束输出、光束偏振态和横向尺寸调节便利等优点。
本发明包括同轴设置的内反射式锥面反射镜、外反射式圆锥面反射镜、圆柱筒形偏振器和扩束镜；内反射式圆锥面反射镜为圆环形，其内侧壁为内反射面，内反射面与垂直于对称轴的平面之间夹角为45度；外反射式圆锥面反射镜为圆锥形，其外侧壁为外反射面，外反射面与垂直于对称轴的平面之间夹角为45度；圆柱筒形偏振器设置在内反射式圆锥面反射镜的中心孔内，其筒壁为偏振工作面；外反射式圆锥面反射镜设置在圆柱筒形偏振器内，其外反射面与内反射式圆锥面反射镜的内反射面位置对应；外反射式圆锥面反射镜的底面后与底面平行依次设置有入射二分之一波片、出射二分之一波片和扩束镜，入射二分之一波片或出射二分之一波片的中心设置有旋转移动部件。
所述的外反射式圆锥面反射镜为外圆锥曲面镀反射膜的外圆锥面反射镜，或反射膜构成的圆锥曲面外反射式反射镜。
所述的内反射式圆锥面反射镜为内圆锥曲面镀反射膜的内圆锥面反射镜，或反射膜构成的圆锥曲面内反射式反射镜。
所述的圆柱筒形偏振器为圆柱筒形偏振膜或圆柱曲面壳式偏振元件。所述的扩束镜为伽利略型扩束镜或开普勒型扩束镜。
所述的旋转移动部件为转动式运动步进电机、转动式直流电机、转动齿轮机构的一种。
本发明中入射光束沿光轴(内反射式锥面反射镜、外反射式圆锥面反射镜、圆柱筒形偏振器和扩束镜的中心轴向)射向外反射式圆锥面反射镜；被外反射式圆锥面反射镜反射后，由于外反射式圆锥面反射镜反射锥面与对称光轴成45度夹角，光束转化为径向传播光束；径向传播光束经过圆柱筒形偏振器后光束偏振态发生改变，而后经过内反射式锥面反射镜反射形成矢量圆环形光束，由于外反射式圆锥面反射镜的反射锥面和内反射式圆锥面反射镜的反射锥面平行，矢量圆环形光束与对称光轴平行，沿对称光轴传播依次经过入射二分之一波片、出射二分之一波片和扩束镜形成装置出射的矢量圆环形光束。旋转移动部件与入射二分之一波片或出射二分之一波片连接，带动其中一个二分之一波片转动，调节入射二分之一波片和出射二分之一波片的波片光轴夹角，进而调节矢量圆环形光束偏振态，扩束镜对矢量圆环形光束进行横向尺寸调节。
本发明在本质上可以实现非旋转矢量偏振光束向矢量圆环形光束的转化，系统对入射光束的偏振态无限制，对入射光束要求低，系统应用范围广；可以实现矢量圆环形光束输出，使用便利，系统结构简单、稳定性和可靠性高；可以调节矢量圆环形光束的偏振态分布和出射光束横向尺寸，调节方法简单便利。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的矢量圆环形光束一种偏振态分布示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1，一种矢量圆环形光束整形装置包括同轴设置的内反射式锥面反射镜3、外反射式圆锥面反射镜1、圆柱筒形偏振器2和扩束镜6。内反射式圆锥面反射镜3为圆环形，其内侧壁为内反射面，内反射面与垂直于对称轴的平面之间夹角α为45度；外反射式圆锥面反射镜1为圆锥形，其外侧壁为外反射面，外反射面与垂直于对称轴的平面之间夹角β为45度。圆柱筒形偏振器2设置在内反射式圆锥面反射镜3的中心孔内，其筒壁为偏振工作面，外反射式圆锥面反射镜1设置在圆柱筒形偏振器2内。外反射式圆锥面反射镜1的底面后依次平行设置有入射二分之一波片4、出射二分之一波片5和扩束镜6。外反射式圆锥面反射镜1的反射锥面与内反射式圆锥面反射镜3的反射锥面平行，且外反射式圆锥面反射镜1的反射锥面和内反射式圆锥面反射镜3的反射锥面均与对称光轴O1O2成45度夹角。入射光束被外反射式圆锥面反射镜1反射，形成的径向传播光束，圆柱筒形偏振器2的圆柱曲面与径向传播光束垂直；径向传播光束经过圆柱筒形偏振器2后被内反射式圆锥面反射镜3反射形成矢量圆环形光束，入射二分之一波片4和出射二分之一波片5与对称光轴O1O2垂直，并且依次位于矢量圆环形光束传播光路上；旋转移动部件7与出射二分之一波片5相连接，带动出射二分之一波片5转动，调节入射二分之一波片4和出射二分之一波片5的波片光轴夹角。
外反射式圆锥面反射镜1为反射膜构成的圆锥曲面外反射式反射镜，内反射式圆锥面反射镜3为反射膜构成的圆锥曲面内反射式反射镜，圆柱筒形偏振器2为圆柱筒形偏振膜，旋转移动部件7为转动式运动步进电机，扩束镜6为伽利略型扩束镜。
其工作过程为：入射光束沿对称光轴O1O2射向外反射式圆锥面反射镜1；被外反射式圆锥面反射镜1反射后，由于外反射式圆锥面反射镜1反射锥面与对称光轴O1O2成45度夹角，光束转化为径向传播光束；径向传播光束经过圆柱筒形偏振器2后光束偏振态发生改变，而后经过内反射式锥面反射镜3反射形成矢量圆环形光束，由于外反射式圆锥面反射镜1的反射锥面和内反射式圆锥面反射镜3的反射锥面平行，矢量圆环形光束与对称光轴O1O2平行，沿对称光轴O1O2传播依次经过入射二分之一波片4、出射二分之一波片5和扩束镜6形成装置出射的矢量圆环形光束；旋转移动部件7与出射二分之一波片5连接，带动出射二分之一波片5转动，调节入射二分之一波片4和出射二分之一波片5的波片光轴夹角，进而调节矢量圆环形光束偏振态，扩束镜6对矢量圆环形光束进行横向尺寸调节。图2为本发明的矢量圆环形光束一种偏振态分布示意图，箭头表示偏振态方向。
Claims (6)
1.一种矢量圆环形光束整形装置，包括同轴设置的内反射式圆锥面反射镜、外反射式圆锥面反射镜、圆柱筒形偏振器和扩束镜，其特征在于内反射式圆锥面反射镜为圆环形，其内侧壁为内反射面，内反射面与垂直于对称轴的平面之间夹角为45度；外反射式圆锥面反射镜为圆锥形，其外侧壁为外反射面，外反射面与垂直于对称轴的平面之间夹角为45度；圆柱筒形偏振器设置在内反射式圆锥面反射镜的中心孔内，其筒壁为偏振工作面；外反射式圆锥面反射镜设置在圆柱筒形偏振器内，其外反射面与内反射式圆锥面反射镜的内反射面位置对应；外反射式圆锥面反射镜的底面后与底面平行依次设置有入射二分之一波片、出射二分之一波片和扩束镜，入射二分之一波片或出射二分之一波片的中心设置有旋转移动部件。
2.如权利要求1所述的一种矢量圆环形光束整形装置，其特征在于：所述的外反射式圆锥面反射镜为外圆锥曲面镀反射膜的外圆锥面反射镜，或反射膜构成的圆锥曲面外反射式反射镜。
3.如权利要求1所述的一种矢量圆环形光束整形装置，其特征在于：所述的内反射式圆锥面反射镜为内圆锥曲面镀反射膜的内圆锥面反射镜，或反射膜构成的圆锥曲面内反射式反射镜。
4.如权利要求1所述的一种矢量圆环形光束整形装置，其特征在于：所述的圆柱筒形偏振器为圆柱筒形偏振膜或圆柱曲面壳式偏振元件。
5.如权利要求1所述的一种矢量圆环形光束整形装置，其特征在于：所述的扩束镜为伽利略型扩束镜或开普勒型扩束镜。
6.如权利要求1所述的一种矢量圆环形光束整形装置，其特征在于：所述的旋转移动部件为转动式运动步进电机、转动式直流电机、转动齿轮机构的一种。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2008101221044A CN101403823B (zh) | 2008-10-28 | 2008-10-28 | 一种矢量圆环形光束整形装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2008101221044A CN101403823B (zh) | 2008-10-28 | 2008-10-28 | 一种矢量圆环形光束整形装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101403823A CN101403823A (zh) | 2009-04-08 |
| CN101403823B true CN101403823B (zh) | 2010-09-29 |
Family
ID=40537887
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2008101221044A Expired - Fee Related CN101403823B (zh) | 2008-10-28 | 2008-10-28 | 一种矢量圆环形光束整形装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101403823B (zh) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011031730A1 (en) | 2009-09-11 | 2011-03-17 | Hach Company | Meso-optic device |
| CN103140748B (zh) | 2010-08-06 | 2014-07-30 | 哈希公司 | 环状光学装置 |
| CN102004307B (zh) * | 2010-10-20 | 2012-06-27 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 使用同心双锥面镜实现全内反射荧光显微的系统与方法 |
| CN102183847B (zh) * | 2011-05-12 | 2014-05-07 | 北京理工大学 | 一种生成矢量光束的方法和装置 |
| CN102323826B (zh) * | 2011-06-21 | 2013-04-17 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 用于量子通信系统的基矢自动调节装置及调节方法 |
| CN102601529A (zh) * | 2012-03-27 | 2012-07-25 | 北京理工大学 | 一种提高飞秒激光制备微通道加工效率的方法 |
| CN102601521A (zh) * | 2012-03-27 | 2012-07-25 | 北京理工大学 | 一种用飞秒激光脉冲序列对透明介质内部加工的方法 |
| CN102841451A (zh) * | 2012-09-21 | 2012-12-26 | 北京理工大学 | 一种用环形组合半波片生成矢量光束的装置 |
| CN104570410B (zh) * | 2015-01-21 | 2017-09-05 | 杭州电子科技大学 | 一种基于声漩涡调控的光场转换装置 |
| CN106768309B (zh) * | 2016-12-09 | 2018-03-30 | 武汉凌云光电科技有限责任公司 | 一种用于保护激光功率计的自适应机构 |
| CN106896499B (zh) * | 2017-04-13 | 2023-05-23 | 中国工程物理研究院应用电子学研究所 | 一种保相角光束遮拦比调节器 |
| CN108549157B (zh) * | 2018-05-27 | 2023-12-08 | 苏州科技大学 | 一种激光光束的高倍率扩束系统 |
| CN111443473B (zh) * | 2020-05-11 | 2022-03-11 | 杭州电子科技大学 | 一种用于移动终端的紧凑型离轴反射式摄远光学镜头 |
| CN117268287A (zh) * | 2023-11-21 | 2023-12-22 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 一种工件内部结构的轮廓测量装置及测量方法 |
-
2008
- 2008-10-28 CN CN2008101221044A patent/CN101403823B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101403823A (zh) | 2009-04-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101403823B (zh) | 一种矢量圆环形光束整形装置 | |
| CN101363964B (zh) | 可调式圆环形矢量光束产生系统 | |
| WO2020093727A1 (zh) | 一种基于光束整形的结构光生成装置和方法 | |
| CN101504490A (zh) | 一种圆环形矢量光束聚焦系统 | |
| CN101387759A (zh) | 一种光束偏振态调节整形系统 | |
| JP6186623B2 (ja) | マイクロリソグラフィ投影露光装置 | |
| TW490350B (en) | Laser focusing process | |
| CN105629454A (zh) | 一种基于空间光调制器的双光束光镊系统 | |
| CN112859534B (zh) | 一种基于边缘光抑制阵列的并行直写装置和方法 | |
| CN213903954U (zh) | 可改变激光焦点位置光斑大小及形貌的激光扫描装置 | |
| CN201518072U (zh) | 一种多焦点调控系统 | |
| CN103424870B (zh) | 产生柱矢量光束的装置及方法 | |
| CN112630984A (zh) | 可改变激光焦点位置光斑大小及形貌的激光扫描装置与扫描方法 | |
| CN113515017A (zh) | 一种基于aod扫描的双光束高速激光直写方法与装置 | |
| CN201278056Y (zh) | 一种光束整形装置 | |
| CN101246257A (zh) | 径向余弦相位型轴向多焦点调控系统 | |
| CN201373948Y (zh) | 一种光束偏振态转换调节系统 | |
| US20150173163A1 (en) | Euv light source for generating a usable output beam for a projection exposure apparatus | |
| CN111443496A (zh) | 一种实现双光束共轴输出的耦合装置和方法 | |
| CN101303447A (zh) | 可变入射角的激光会聚装置 | |
| CN101382663A (zh) | 旋转矢量偏振光束产生系统 | |
| CN112731776A (zh) | 一种双掩膜高通量激光超分辨激光直写方法和装置 | |
| CN104459999A (zh) | 成像流式细胞仪的照明系统 | |
| CN103226248A (zh) | 一种利用正交线偏振光束控制焦点旋转的方法 | |
| CN112285938A (zh) | 一种奇异空心光束的产生装置及产生方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20100929 Termination date: 20131028 |