一种可补偿偏振引起的强度变化的光束旋转装置及方法

技术领域

本发明涉及一种可补偿偏振引起的强度变化的光束旋转装置及方法。本发明属光学技术领域。

背景技术

实现光束旋转的装置可使具有某个光场分布的光束绕旋转轴旋转，得到其旋转镜像。光束通过该旋转装置后，经奇数次翻转的光束会随着翻转对称轴的旋转而旋转。能实现光束旋转的装置主要包括道威棱镜(Dove Prism)、别汉棱镜(Pechan Prism)和K型棱镜等，其中道威棱镜的使用最为广泛。这些棱镜可以在不改变光束的传输方向的情况下实现光束的旋转，其中道威棱镜对光束产生1次翻转，别汉棱镜对光束产生5次翻转，K型棱镜对光束产生3次翻转。但以上实现光束旋转的装置对加工的要求较高，如道威棱镜的加工要求保证两个角度尺寸和一个长度尺寸的精度，所能实现的加工精度会严重影响光束的质量，进而降低光束旋转的精度。另外，这些棱镜在旋转的时候会同时改变光束的强度，而且不容易对强度起伏给予补偿。

本发明拟利用波罗棱镜(Porro Prism)实现光束的旋转。入射光束经波罗棱镜反射后，可得到与入射光束相对于波罗棱镜直角棱对称的翻转光束，旋转波罗棱镜的时候光束也会旋转。这种方法对波罗棱镜的加工精度的要求较简单，仅需要波罗棱镜的两个直角面垂直即可。相对于前面所述的几种棱镜，波罗棱镜具有结构简单、易于加工的优点。另外由于波罗棱镜对光束偏振改变的性质与双折射晶体片相似，因此可以采用双折射晶体片对反射光束的偏振改变进行补偿，保证光束在旋转的时候强度不发生改变。

发明内容

本发明的目的是提出一种可补偿偏振引起的强度变化的光束旋转装置及方法。

本发明的目的是由下述技术方案实现的：

本发明的装置包括偏振分光棱镜、1/4波片、双折射波晶片和波罗棱镜。所述的偏振分光棱镜的透射光传输方向位于参考平面上，透射光的偏振方向平行于参考平面；所述的1/4波片快轴方向与参考平面的法线方向呈π/4的夹角；所述的双折射波晶片和波罗棱镜同轴固化在一起，双折射波晶片的晶轴平行于波罗棱镜的直角棱，使得光束平行和垂直于波罗棱镜直角棱的两个方向上偏振分量的相位差为π；所述的波罗棱镜可以绕轴旋转，旋转的时候直角棱始终与入射光束垂直。

本发明提供的可补偿偏振引起的强度变化的光束旋转装置由两个功能块构成，具体步骤为：

①实现光束的旋转，具体的步骤为：

入射光束经波罗棱镜反射后，反射光束将相对于入射光束关于波罗棱镜的直角棱对称，旋转波罗棱镜的时候，反射光束将随之旋转；

②实现光束偏振的补偿，使得光束的强度不改变，具体步骤为：

入射光束经偏振分光棱镜后透射光为偏振方向平行于参考平面的线偏振光，此光束经1/4波片后变成圆偏振光，经过双折射波晶片和波罗棱镜后在光场翻转的同时，光束平行和垂直于波罗棱镜直角棱的两个方向上偏振分量的相位差为π，并且随着波罗棱镜的旋转而旋转，再次经过1/4波片后光束的偏振方向垂直于参考平面，接下来全部被偏振分光棱镜反射出去，由此实现了光束随着波罗棱镜的旋转而光束强度不发生变化。

有益效果

采用本发明结构简单，易于加工，仅需要保证波罗棱镜的两个反射面的垂直以使得反射光束与入射光束平行，以及保证双折射波晶片的厚度和安装以使得光束平行和垂直于波罗棱镜直角棱的两个方向上偏振分量的相位差为π。光路易于调节，由于波罗棱镜的两个反射面垂直，旋转波罗棱镜的时候反射光束的传输方向仅仅依赖于直角棱与入射光束的垂直度，这相对于其他的光束旋转装置更容易控制。

附图说明

图1是本发明的原理图，图中，1-偏振分光棱镜，2-1/4波片，3-双折射波晶片，4-波罗棱镜。

图2是本发明中波罗棱镜对光束的旋转和偏振变化的示意图。