光場偏振分布測量方法及其應用（特邀）

齊淑霞，劉圣，李鵬，魏冰妍，張蒙蒙，豆嘉真，張繼巍，趙建林

（西北工業大學物理科學與技術學院陜西省光信息技術重點實驗室，西安710129）

0 引言

偏振作為光的重要性質之一，在光場研究和實際應用中扮演著十分重要的角色。近年來，作為光場調控研究的熱點之一，人們通過對光場偏振態的空間調制的探索，不斷挖掘出新的光學效應和應用。尤其是通過對光場偏振分布的空間調制，形成了一類新型的光束——矢量光束［1］。最典型的矢量光束是偏振在橫向空間呈軸對稱分布的柱矢量光束，經高數值孔徑透鏡聚焦后可以獲得特殊的焦場分布，如徑向矢量光束可產生超衍射極限的焦斑，進一步經光學元件調制后會產生諸多新奇的結構焦場，如光針［2］、光籠［3］、光鏈［4］、光瓶［5］等。矢量光束獨特的空間非均勻偏振分布和緊聚焦特性，使其在超分辨成像［6］、光學微操縱［7］、飛秒微加工［8］、光通信［9］等領域展示出十分重要的應用價值。此外，對光場偏振態的空間調制還可以實現光場的自旋-軌道相互作用［10］和某些偏振相關的動力學傳輸行為，例如自由空間中的類旋光效應［11］、偏振可控的艾里光束［12］、自旋選擇成像［13］等。研究表明，除了相位梯度外，光的矢量性質也是表征光場軌道角動量的一個重要因素［14-16］。因此，光場的傳播動力學主要取決于其偏振和相位分布。如何準確測量光場的偏振和相位分布，是探索新型光學效應并豐富其相關應用的一個關鍵問題。其次，偏振作為攜帶光場信息的一個重要參量，在光與物質相互作用中扮演著重要的角色。……