CN102289081A - 一种产生切向偏振光束的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种产生切向偏振光束的方法和装置。本方法中，先将准直光束偏振分光为光强比为1∶1的平行线偏振光和垂直线偏振光，分别对其进行起始点相反的0～2π涡旋位相编码和反向0～2π涡旋位相编码后，经光路转折后进行光束相干合束，再由λ/4波片分别转换成为切向偏振光束。本装置包括：激光器、偏振分光器、0～2π涡旋位相板、反向0～2π涡旋位相板、光路折转器件、光束合束器件和λ/4波片，其中反向0～2π涡旋位相板的相位起始线位于0～2π涡旋位相板的相位起始线旋转π的位置。本发明方法容易实现，装置结构简单，易于调整，制造成本低；装置稳定性好，不需要其他特殊的光学元件。

Description

一种产生切向偏振光束的方法和装置

技术领域

本发明属于应用光学领域，具体涉及一种产生切向偏振光束的方法和装置，主要应用于光学信息存储、光刻、超分辨显微等领域。

背景技术

偏振作为光波的矢量特性，近些年来吸引了人们越来越多的关注，可广泛应用于偏振差异成像、超分辨聚焦、激光光刻等领域。在研究过程中，人们发现，光束的偏振态不只包括传统的线偏振光、圆偏振光以及椭圆偏振光，还包括径向偏振光(radial polarization beam)和切向偏振光(azimuthally polarized beam)等柱状偏振光束。由于柱状偏振光束的偏振态和光强呈对称分布，更是被广泛研究。公开号为CN101465512A的中国发明专利申请公开了一种产生柱对称偏振光的激光器，通过设计特殊的非对称腔结构来实现径向偏振光或者切向偏振光，但是由于需要改变现有的激光器的谐振腔，因而制作成本高。

发明内容

本发明提供了一种产生切向偏振光束的方法和装置，调整简单且成本低。

一种产生切向偏振光束的方法，包括以下步骤：

(1)由激光器发出的准直光束，经过偏振分光器分光得到光强比为1∶1的平行线偏振光和垂直线偏振光；

(2)使所述的平行线偏振光经过第一λ/4波片后变成右旋圆偏振光和所述的垂直线偏振光经过第二λ/4波片后变成左旋圆偏振光；

或者，使所述的平行线偏振光经过第一λ/4波片后变成左旋圆偏振光和所述的垂直线偏振光经过第二λ/4波片后变成右旋圆偏振光；

(3)对所述的右旋圆偏振光进行0～2π涡旋位相编码，对所述的左旋圆偏振光进行反向0～2π涡旋位相编码，所述的反向0～2π涡旋位相编码的起始线位于由所述的0～2π涡旋位相编码的起始线旋转π的位置，经位相编码后的两束光线经光路转折后入射到同一光束合束器件上进行光束相干合束，所述的光束合束器件出射的光束为切向偏振光束。

步骤(2)中，使所述的平行线偏振光经过第一λ/4波片后变成右旋圆偏振光和所述的垂直线偏振光经过第二λ/4波片后变成左旋圆偏振光，通过设置第一λ/4波片和第二λ/4波片的位置即可实现，即，将第一λ/4波片的快轴设置在所述的平行线偏振光的偏振方向沿逆时针旋转45°的位置，将第二λ/4波片的快轴设置在所述的垂直线偏振光的偏振方向沿顺时针旋转45°的位置。

同样，使所述的平行线偏振光经过第一λ/4波片后变成左旋圆偏振光和所述的垂直线偏振光经过第二λ/4波片后变成右旋圆偏振光，也可通过设置第一λ/4波片和第二λ/4波片的位置实现，即，将第一λ/4波片的快轴设置在所述的平行线偏振光的偏振方向沿顺时针旋转45°的位置，将第二λ/4波片的快轴设置在所述的垂直线偏振光的偏振方向沿逆时针旋转45°的位置。

步骤(3)中，将经位相编码后的两束光线经光路转折后入射到同一光束合束器件上进行光束相干合束，得到切向偏振光束。其中的光路折转的设置以使得两束光线能入射到同一光束合束器件上为准。以下将以由所述的光束合束器件出射的切向偏振光束与激光器发出的准直光束平行或垂直为例对其实现方式进行说明：

使得由所述的光束合束器件出射的切向偏振光束与激光器发出的准直光束平行，可以分别采取以下两种实现方式：

(a)当步骤(2)中的右旋圆偏振光和左旋圆偏振光分别由所述的平行线偏振光和垂直线偏振光转换而来时：对所述的右旋圆偏振光进行0～2π涡旋位相编码后，入射到光束合束器件上；对所述的左旋圆偏振光进行反向0～2π涡旋位相编码，再通过光路转折器件进行光路转折后，入射到所述的光束合束器件上，由所述的光束合束器件出射的光束相干为切向偏振光束。

(b)当步骤(2)中的右旋圆偏振光和左旋圆偏振光分别由所述的垂直线偏振光和平行线偏振光转换而来时：对所述的左旋圆偏振光进行反向0～2π涡旋位相编码后，入射到光束合束器件上；对所述的右旋圆偏振光进行0～2π涡旋位相编码，再通过光路转折器件进行光路转折后，入射到所述的光束合束器件上，由所述的光束合束器件出射的光束相干为切向偏振光束。

同理，使得由所述的光束合束器件出射的切向偏振光束与激光器发出的准直光束垂直，也可以分别采取两种方式实现。即：(a)中是对经0～2π涡旋位相编码的右旋圆偏振光进行光路折转后再入射到光束合束器件，而经反向0～2π涡旋位相编码的左旋圆偏振光直接入射到光束合束器件。(b)中是对经反向0～2π涡旋位相编码的左旋圆偏振光进行光路折转后再入射到光束合束器件，而经0～2π涡旋位相编码的右旋圆偏振光入射到光束合束器件。

上述的产生切向偏振光束的方法，也可以采取以下的方案，即：包括以下步骤：

(1)由激光器发出的准直光束，经过偏振分光器分光得到光强比为1∶1的平行线偏振光和垂直线偏振光；

(2′)对所述的平行线偏振光进行0～2π涡旋位相编码，对所述的垂直线偏振光进行反向0～2π涡旋位相编码，所述的反向0～2π涡旋位相编码的起始线位于由所述的0～2π涡旋位相编码的起始线旋转π的位置，经位相编码后的两束光线经光路转折后入射到同一光束合束器件上进行光束相干合束；

(3′)由所述的光束合束器件出射的光束经λ/4波片后转换为切向偏振光束，所述的λ/4波片的快轴设置在所述的平行线偏振光的偏振方向沿逆时针旋转45°的位置。

步骤(2′)中光路折转的原理与前述的步骤(3)中相似。

步骤(3′)由所述的光束合束器件出射的光束经λ/4波片后转换为切向偏振光束的原理为：

所述的光束合束器件出射光束中经0～2π涡旋位相编码的平行线偏振光经λ/4波片转换为右旋圆偏振光，所述的光束合束器件出射光束中经反向0～2π涡旋位相编码的垂直线偏振光经λ/4波片转换为左旋圆偏振光，右旋圆偏振光和左旋圆偏振光两光束相干合束得到切向偏振光束。

一种用于实现所述的产生切向偏振光束的方法的装置，包括：

激光器，用于发出准直光束；

偏振分光器，用于将所述的准直光束分光为光强比为1∶1的平行线偏振光和垂直线偏振光；

第一λ/4波片和第二λ/4波片，用于将所述的平行线偏振光和垂直线偏振光分别转换为右旋圆偏振光和左旋圆偏振光，此时，第一λ/4波片的快轴设置在所述的平行线偏振光的偏振方向沿逆时针旋转45°的位置，第二λ/4波片的快轴设置在所述的垂直线偏振光的偏振方向沿顺时针旋转45°的位置；或者用于将所述的平行线偏振光和垂直线偏振光分别转换为左旋圆偏振光和右旋圆偏振光，此时，第一λ/4波片的快轴设置在所述的平行线偏振光的偏振方向沿顺时针旋转45°的位置，第二λ/4波片的快轴设置在所述的垂直线偏振光的偏振方向沿逆时针旋转45°的位置；

0～2π涡旋位相板，用于对所述的右旋圆偏振光进行0～2π涡旋位相编码；

反向0～2π涡旋位相板，用于对所述的左旋圆偏振光进行反向0～2π涡旋位相编码；所述的反向0～2π涡旋位相板的相位起始线位于所述的0～2π涡旋位相板的相位起始线旋转π的位置；

光路转折器件，用于对经反向0～2π涡旋位相编码的左旋圆偏振光或者经0～2π涡旋位相编码的右旋圆偏振光进行光路转折；

以及光束合束器件，用于对经所述的位相编码和光路转折后的两束光线进行光束相干合束。

上述的用于实现所述的产生切向偏振光束的方法的装置，也可以为以下方案，即，包括：

激光器，用于发出准直光束；

偏振分光器，用于将所述的准直光束分光为光强比为1∶1的平行线偏振光和垂直线偏振光；

0～2π涡旋位相板，用于对所述的平行线偏振光进行0～2π涡旋位相编码；

反向0～2π涡旋位相板，用于对所述的垂直线偏振光进行反向0～2π涡旋位相编码；所述的反向0～2π涡旋位相板的相位起始线位于所述的0～2π涡旋位相板的相位起始线旋转π的位置；

光路转折器件，用于对经反向0～2π涡旋位相编码的垂直线偏振光或者经0～2π涡旋位相编码的平行线偏振光进行光路转折；

光束合束器件，用于对经所述的位相编码和光路转折后的两束光线进行光束相干合束；

和λ/4波片，用于将所述的光束合束器件出射光束中经0～2π涡旋位相编码的平行线偏振光转换为右旋圆偏振光，所述的光束合束器件出射光束中经反向0～2π涡旋位相编码的垂直线偏振光转换为左旋圆偏振光，右旋圆偏振光和左旋圆偏振光两光束相干合束得到切向偏振光束，所述的λ/4波片的快轴设置在所述的平行线偏振光的偏振方向沿逆时针旋转45°的位置。

所述的光路转折器件为高精度平面反射镜，其面形精度的均方根值(RMS)为0.011λ，PV值(表示表面的最高处与最低处的差值)为0.071λ；可根据需要放置多个平面反射镜，优选为金属膜反射镜。

本发明原理如下：

对于切向偏振光，在垂直于光轴的光束横截面内，其偏振表示为

其中θ为极坐标系下的方位角坐标。在任意时刻，在光束的横截面内，任一点位置处的偏振方向是确定的，均沿该点的切向方向。而对于左旋圆偏振光或者右旋圆偏振光，在光束传播的一个周期的时间内，整个光波的波前同时发生相位变化，相位改变从0一直增加到2π。对于左旋圆偏振光或者右旋圆偏振光，在一个时间周期内，任一时刻，光束均为线偏振光，随着时间的增加，电场偏振方向沿着半径方向发生改变。对于左旋圆偏振光或者右旋圆偏振光，对于面对光束传播的观察者而言，光矢量的末端发生改变的方向为左旋或者右旋。因此，利用琼斯矩阵的计算法则，在对右旋圆偏振光进行位相延迟e^iθ和对左旋圆偏光进行位相延迟e^-i(θ+π)，进行光束合束之后，发现合束光束的偏振态满足切向偏振光束的偏振分布。

相对于现有技术，本发明具有以下有益的技术效果：

(1)直接利用圆偏振光来实现切向偏振光束，原理简单，易于实现；

(2)结构简单，易于调整，制造成本低；

(3)装置稳定性好，不需要其他特殊的光学元件。

附图说明

图1为本发明装置的一种实施方式的结构示意图。

图2为本发明装置的另一种实施方式的结构示意图。

图3为本发明装置的另一种实施方式中，λ/4波片的快轴方向与垂直线偏振光(s光)和平行线偏振光(p光)的偏振方向的关系示意图。

图4为0～2π位相编码示意图。

图5为反向0～2π位相编码示意图。

图6为切向偏振光的偏振示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图来详细说明本发明，但本发明并不仅限于此。

实施例1

如图1所示，一种产生切向偏振光的装置，包括：激光器1、偏振分光器2、第一λ/4波片3、第二λ/4波片4、0～2π涡旋位相板5、反向0～2π涡旋位相板6、第一高精度平面反射镜7、第二高精度平面反射镜8和消偏振分光器9。

采用如图1所示装置产生切向偏振光的方法如下：

(1)激光器1发出的准直光束，经过偏振分光器2分光后，透射光束为平行线偏振光，反射光束为垂直线偏振光，透射光束和反射光束的光强之比为1∶1。

(2)平行线偏振光经过第一λ/4波片3后转换为右旋圆偏振光，其中第一λ/4波片3的快轴设置在平行线偏振光的偏振方向沿逆时针旋转45°的位置；在垂直于光轴的光束横截面内，右旋圆偏振光的偏振方向可由如下单位矩阵表示：

$\left[\begin{array}{c}{p}_x\\ p_y\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}1\\ -i\end{array}\right]---\left(i\right)$

其中，Px、Py、i分别为X轴方向偏振分量、Y轴方向偏振分量和虚数单位。

垂直线偏振光经过第二λ/4波片4后转换为左旋圆偏振光，其中第二λ/4波片的快轴设置在所述的垂直线偏振光的偏振方向沿顺时针旋转45°的位置；在垂直于光轴的光束横截面内，左旋圆偏振光的偏振方向的单位矩阵表示为：

$\left[\begin{array}{c}{p}_x\\ p_y\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}1\\ i\end{array}\right]---\left(\mathrm{ii}\right)$

(3)右旋圆偏振光经过0～2π涡旋位相板5进行0～2π涡旋位相编码。0～2π涡旋位相板5有一相位起始线，为沿半径方向的直线，可通过将0～2π涡旋位相板5放置在适当位置，使得其相位起始线与入瞳光斑内任一半径重合，来实现相位延迟。本实施例中以图4中所示的0～2π涡旋位相板5的相位起始线L1沿着x轴正方向为例进行说明。

0～2π涡旋位相板5的涡旋方向(即位相编码方向)和右旋圆偏振光的旋向相反，其位相编码作用可用下式表达：

$\stackrel{\→}{E_r}=\stackrel{\→}{E_{r0}}{e}^{\mathrm{i\θ}}---\left(\mathrm{iii}\right)$

其中，和

分别为入射光(右旋圆偏振光)和经过0～2π涡旋位相板5进行0～2π涡旋位相编码后的出射光的电场矢量。i为虚数单位，θ为坐标轴原点到位相编码点的连线与X轴正方向所成的角度。

右旋圆偏振光经过0～2π涡旋位相板5进行0～2π涡旋位相编码后，其光束的电场矢量表示为：

$e^{\mathrm{i\θ}}\left[\begin{array}{c}1\\ -i\end{array}\right]---\left(\mathrm{iv}\right)$

经过0～2π涡旋位相编码后的右旋圆偏振光直接入射到消偏振分光器9上。

左旋圆偏振光经过反向0～2π涡旋位相板6进行反向0～2π涡旋位相编码。反向0～2π涡旋位相板6有一相位起始线，为沿半径方向的直线，可通过将反向0～2π涡旋位相板6放置在适当位置，使得其相位起始线与入瞳光斑内任一半径重合，来实现相位延迟。

与图4中0～2π涡旋位相板5的相位起始线L1沿着x轴正方向相对应，本实施例中反向0～2π涡旋位相板6的相位起始线L2是沿着x轴负方向，如图5所示。

反向0～2π涡旋位相板6的涡旋方向(即位相编码方向)和左旋圆偏振光的旋向相反，其位相编码作用可用下式表达：

$\stackrel{\→}{E_l}=\stackrel{\→}{E_{l0}}{e}^{-i(\mathrm{\θ}+\mathrm{\π})}---\left(v\right)$

其中，和分别为入射光(左旋圆偏振光)和经过反向0～2π涡旋位相板6进行反向0～2π涡旋位相编码后的出射光的电场矢量。

左旋圆偏振经过反向0～2π涡旋位相板6进行反向0～2π涡旋位相编码后，其光束的电场矢量表示为：

$e^{-i(\mathrm{\θ}+\mathrm{\π})}\left[\begin{array}{c}1\\ i\end{array}\right]---\left(\mathrm{vi}\right)$

经过反向0～2π涡旋位相编码的左旋圆偏振光经过第一高精度平面反射镜7和第二高精度平面反射镜8进行光路转折后，入射到消偏振分光器9上。消偏振分光器9对入射的两束光束进行相干合束。

从消偏振分光器9上出射的光束为合束的同轴准直光束，该合束后的光束，其偏振态可表示为：

$e^{\mathrm{i\θ}}\left[\begin{array}{c}1\\ -i\end{array}\right]+e^{-i(\mathrm{\θ}+\mathrm{\π})}\left[\begin{array}{c}1\\ i\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}-\sin \mathrm{\θ}\\ \cos \mathrm{\θ}\end{array}\right]---\left(\mathrm{vii}\right)$

经过合束后的光束的偏振态表达式正好为切向偏振光的偏振表示，因而实现了将光束直接转换为切向偏振光。切向偏振光的偏振示意图如图6所示。

本实施例中，第一高精度平面反射镜7和第二高精度平面反射镜8均为金属膜反射镜，其面形精度的均方根值为0.011λ，PV值为0.071λ。

实施例2

如图2所示，一种产生切向偏振光束的装置，包括：激光器1，偏振分光器2、0～2π涡旋位相板5、反向0～2π涡旋位相板6、第一高精度平面反射镜7、第二高精度平面反射镜8、消偏振分光器9和第三λ/4波片10。

与实施例1不同的是，本实施例先分别对平行线偏振光和垂直线偏振光进行位相编码，在经过位相编码后的平行线偏振光和垂直线偏振光经过消偏振分光器9合束为同轴准直光束以后，再经过第三λ/4波片10分别转换为经过位相编码的右旋圆偏振光和左旋圆偏振光，合束即为切向偏振光束。采用如图2所示装置产生切向偏振光的具体过程如下：

(1)激光器1发出的准直光束，经过偏振分光器2分光后，透射光束为平行线偏振光，反射光束为垂直线偏振光，透射光束和反射光束的光强之比为1∶1。

(2′)平行线偏振光经过0～2π涡旋位相板5进行0～2π涡旋位相编码。0～2π涡旋位相板5有一相位起始线，为沿半径方向的直线，可以通过将0～2π涡旋位相板5放置在适当位置，使得其相位起始线与入瞳光斑内任一半径重合，来实现相位延迟。

本实施例中以图4中所示的0～2π涡旋位相板5的相位起始线L1沿着x轴正方向为例进行说明，其位相编码作用可用下式表达：

${\stackrel{\→}{E}}_p=\stackrel{\→}{E_{p0}}{e}^{\mathrm{i\θ}}---\left(\mathrm{viii}\right)$

其中，

和

分别为入射光(平行线偏振光)和经过0～2π涡旋位相板5进行0～2π涡旋位相编码后的出射光的电场矢量。i为虚数单位，θ为坐标轴原点到位相编码点的连线与X轴正方向所成的角度。

经过0～2π涡旋位相编码后的平行线偏振光直接入射到消偏振分光器9上。

垂直线偏振光经过反向0～2π涡旋位相板6进行反向0～2π涡旋位相编码。反向0～2π涡旋位相板6有一相位起始线，为沿半径方向的直线，可以通过将反向0～2π涡旋位相板6放置在适当位置，使得其相位起始线与入瞳光斑内任一半径重合，来实现相位延迟。

与图4中0～2π涡旋位相板5的相位起始线L1沿着x轴正方向相对应，本实施例中反向0～2π涡旋位相板6的相位起始线L2是沿着x轴负方向，如图5所示，其位相编码作用可用下式表达：

${\stackrel{\→}{E}}_s=\stackrel{\→}{E_{s0}}{e}^{-i(\mathrm{\θ}+\mathrm{\π})}---\left(\mathrm{ix}\right)$

其中，

和

分别为入射光(垂直线偏振光)和经过反向0～2π涡旋位相板6进行反向0～2π涡旋位相编码后的出射光的电场矢量。

经过反向0～2π涡旋位相编码的垂直线偏振光经过第一高精度平面反射镜7和第二高精度平面反射镜8进行光路转折后，入射到消偏振分光器9上。消偏振分光器9对入射的两束光束进行相干合束。

(3′)从消偏振分光器9上出射的光束为同轴准直光束。同轴准直的经过位相编码的平行线偏振光和垂直线偏振光经过第三λ/4波片10，第三λ/4波片10的快轴设置在平行线偏振光的光轴沿逆时针旋转45°的位置(也即是垂直线偏振光的光轴沿顺时针旋转45°的位置)，如图3所示，转换得到合束的经过位相编码的右旋圆偏振光和左旋圆偏振光。

在垂直于光轴的光束横截面内，右旋圆偏振光的偏振方向可由如下单位矩阵表示：

$\left[\begin{array}{c}{p}_x\\ p_y\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}1\\ -i\end{array}\right]---\left(i\right)$

在垂直于光轴的光束横截面内，左旋圆偏振光的偏振方向的单位矩阵表示为：

$\left[\begin{array}{c}{p}_x\\ p_y\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}1\\ i\end{array}\right]---\left(\mathrm{ii}\right)$

由于反向0～2π涡旋位相编码的起始线位于由所述的0～2π涡旋位相编码的起始线旋转π的位置，经过上述0～2π涡旋位相编码后的右旋圆偏振光和经过反向0～2π涡旋位相编码的左旋圆偏振光合束后的光束偏振态表示为：

$e^{\mathrm{i\θ}}\left[\begin{array}{c}1\\ -i\end{array}\right]+e^{-i(\mathrm{\θ}+\mathrm{\π})}\left[\begin{array}{c}1\\ i\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}-\sin \mathrm{\θ}\\ \cos \mathrm{\θ}\end{array}\right]---\left(\mathrm{vii}\right)$

经过合束后的光束的偏振态表达式正好为切向偏振光的偏振表示，因而实现了将光束直接转换为切向偏振光。切向偏振光的偏振示意图如图6所示。

Claims (8)

1.一种产生切向偏振光束的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)由激光器发出的准直光束，经过偏振分光器分光得到光强比为1∶1的平行线偏振光和垂直线偏振光；

(2)使所述的平行线偏振光经过第一λ/4波片后变成右旋圆偏振光和所述的垂直线偏振光经过第二λ/4波片后变成左旋圆偏振光；或者，使所述的平行线偏振光经过第一λ/4波片后变成左旋圆偏振光和所述的垂直线偏振光经过第二λ/4波片后变成右旋圆偏振光；

(3)对所述的右旋圆偏振光进行0～2π涡旋位相编码，对所述的左旋圆偏振光进行反向0～2π涡旋位相编码，所述的反向0～2π涡旋位相编码的起始线位于由所述的0～2π涡旋位相编码的起始线旋转π的位置，经位相编码后的两束光线经光路转折后入射到同一光束合束器件上进行光束相干合束，所述的光束合束器件出射的光束为切向偏振光束。

2.一种产生切向偏振光束的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)由激光器发出的准直光束，经过偏振分光器分光得到光强比为1∶1的平行线偏振光和垂直线偏振光；

(2′)对所述的平行线偏振光进行0～2π涡旋位相编码，对所述的垂直线偏振光进行反向0～2π涡旋位相编码，所述的反向0～2π涡旋位相编码的起始线位于由所述的0～2π涡旋位相编码的起始线旋转π的位置，经位相编码后的两束光线经光路转折后入射到同一光束合束器件上进行光束相干合束；

(3′)由所述的光束合束器件出射的光束经λ/4波片后转换为切向偏振光束，所述的λ/4波片的快轴设置在所述的平行线偏振光的偏振方向沿逆时针旋转45°的位置。

3.一种用于实现如权利要求1所述的产生切向偏振光束的方法的装置，其特征在于，包括：

激光器，用于发出准直光束；

偏振分光器，用于将所述的准直光束分光为光强比为1∶1的平行线偏振光和垂直线偏振光；

第一λ/4波片和第二λ/4波片，用于将所述的平行线偏振光和垂直线偏振光分别转换为右旋圆偏振光和左旋圆偏振光，此时，第一λ/4波片的快轴设置在所述的平行线偏振光的偏振方向沿逆时针旋转45°的位置，第二λ/4波片的快轴设置在所述的垂直线偏振光的偏振方向沿顺时针旋转45°的位置；或者用于将所述的平行线偏振光和垂直线偏振光分别转换为左旋圆偏振光和右旋圆偏振光，此时，第一λ/4波片的快轴设置在所述的平行线偏振光的偏振方向沿顺时针旋转45°的位置，第二λ/4波片的快轴设置在所述的垂直线偏振光的偏振方向沿逆时针旋转45°的位置；

0～2π涡旋位相板，用于对所述的右旋圆偏振光进行0～2π涡旋位相编码；

反向0～2π涡旋位相板，用于对所述的左旋圆偏振光进行反向0～2π涡旋位相编码；所述的反向0～2π涡旋位相板的相位起始线位于所述的0～2π涡旋位相板的相位起始线旋转π的位置；

光路转折器件，用于对经反向0～2π涡旋位相编码的左旋圆偏振光或者经0～2π涡旋位相编码的右旋圆偏振光进行光路转折；

以及光束合束器件，用于对经所述的位相编码和光路转折后的两束光线进行光束相干合束。

4.如权利要求3的装置，其特征在于，所述的光路转折器件为一个或多个高精度平面反射镜，其面形精度的均方根值为0.011λ，PV值为0.071λ。

5.如权利要求4的装置，其特征在于，所述的高精度平面反射镜为金属膜反射镜。

6.一种用于实现如权利要求2所述的产生切向偏振光束的方法的装置，其特征在于，包括：

激光器，用于发出准直光束；

偏振分光器，用于将所述的准直光束分光为光强比为1∶1的平行线偏振光和垂直线偏振光；

0～2π涡旋位相板，用于对所述的平行线偏振光进行0～2π涡旋位相编码；

反向0～2π涡旋位相板，用于对所述的垂直线偏振光进行反向0～2π涡旋位相编码；所述的反向0～2π涡旋位相板的相位起始线位于所述的0～2π涡旋位相板的相位起始线旋转π的位置；

光路转折器件，用于对经反向0～2π涡旋位相编码的垂直线偏振光或者经0～2π涡旋位相编码的平行线偏振光进行光路转折；

光束合束器件，用于对经所述的位相编码和光路转折后的两束光线进行光束相干合束；

和λ/4波片，用于将所述的光束合束器件出射光束中经0～2π涡旋位相编码的平行线偏振光转换为右旋圆偏振光，所述的光束合束器件出射光束中经反向0～2π涡旋位相编码的垂直线偏振光转换为左旋圆偏振光，右旋圆偏振光和左旋圆偏振光两光束相干合束得到切向偏振光束，所述的λ/4波片的快轴设置在所述的平行线偏振光的偏振方向沿逆时针旋转45°的位置。

7.如权利要求6的装置，其特征在于，所述的光路转折器件为一个或多个高精度平面反射镜，其面形精度的均方根值为0.011λ，PV值为0.071λ。

8.如权利要求7的装置，其特征在于，所述的高精度平面反射镜为金属膜反射镜。

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