一種徑向偏振光的產(chǎn)生方法

王 莫，陳培鋒，王 英，龔 磊，李 航，蔡 雯

(華中科技大學(xué) 光學(xué)與電子信息學(xué)院，武漢 430074)

引 言

偏振是光的一個重要特性。過去大多數(shù)的研究主要集中在偏振態(tài)均一分布的標量光場領(lǐng)域，例如線偏振、圓偏振和橢圓偏振。近些年來，矢量光場的產(chǎn)生與檢測開始引起科學(xué)家們的興趣，一個特定的例子就是徑向偏振光[1]。徑向偏振光有著非常好的對稱性，其橫截面上的電場矢量關(guān)于光軸對稱并且始終和徑向平行；同時軸上光強為零，所以一般稱其為面包圈結(jié)構(gòu)。基于這種獨特的偏振模式和光束特性，人們對于徑向偏振光的研究也越來越深入，而隨之發(fā)現(xiàn)的一系列研究成果也表明：在對粒子的俘獲[2]與加速[3]、激光切割[4]、光刻[5]和光學(xué)存儲[6]等領(lǐng)域中，徑向偏振光都可能具有明顯的優(yōu)勢。

自1972年首次得到徑向偏振光以來[7]，已經(jīng)出現(xiàn)了許多產(chǎn)生徑向偏振光的方法[8-9]。這些方法主要可以分為兩類：腔內(nèi)法和腔外法。腔內(nèi)法指通過偏振選擇器件使激光器直接以徑向偏振光模式振蕩輸出，例如軸向雙折射元件法[10]、錐形布儒斯特鏡法[11]和組合軸錐鏡法[12]。腔外法指通過偏振轉(zhuǎn)換器件在自由空間里把更常見的標量光(通常為線偏或圓偏)轉(zhuǎn)換為徑向偏振光，例如空間光調(diào)制器法[13]、s波片法[14]和螺旋相位板法[15]等。腔內(nèi)法中的偏振選擇器件往往結(jié)構(gòu)精密，對制造工藝的要求很高，成本高昂，這使其難以被廣泛使用。腔外法中的空間光調(diào)制器、s波片和螺旋相位板價格也比較昂貴。……