徑向偏振光的產(chǎn)生方法及應(yīng)用.pdf

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1、激光與光電子學(xué)進(jìn)展５０，０３０００１（２０１３）Ｌａｓｅｒ＆ＯｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＰｒｏｇｒｅｓｓ○Ｃ２０１３《中國(guó)激光》雜志社徑向偏振光的產(chǎn)生方法及應(yīng)用唐新春高健存王坤方茗（清華大學(xué)物理系，北京１０００８６）摘要徑向偏振光與傳統(tǒng)的均勻偏振光相比，其偏振態(tài)具有完美的軸對(duì)稱特性，而且其光強(qiáng)在中心軸上始終為中空的分布。對(duì)近年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)徑向偏振光的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述，簡(jiǎn)要介紹了徑向偏振光的電場(chǎng)特性、產(chǎn)生方法及其應(yīng)用。通過(guò)分析總結(jié)認(rèn)為，采用衍射光柵反射鏡是產(chǎn)生高功率和高質(zhì)量徑向偏振激光的新的發(fā)展趨勢(shì)之一。關(guān)鍵詞激光光學(xué)；徑向偏振激光；產(chǎn)生方法；衍射光柵反

2、射鏡中圖分類號(hào)Ｏ４３６．６文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼Ａｄｏｉ：１０．３７８８／ＬＯＰ５０．０３０００１ＧｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｆａＲａｄｉａｌｌｙＰｏｌａｒｉｚｅｄＬｉｇｈｔａｎｄＩｔｓＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓＴａｎｇＸｉｎｃｈｕｎＧａｏＪｉａｎｃｕｎＷａｎｇＫｕｎＦａｎｇＭｉｎｇ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＰｈｙｓｉｃｓ，ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８６，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＣｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｕｎｉｆｏｒｍｌｙｐｏｌａｒｉｚｅｄｌｉｇｈｔ，ｔｈｅｒａｄｉａｌｌｙｐｏｌａｒｉｚｅｄｌａｓｅｒｐｅｒｆｏｒｍ

3、ｓｐｅｒｆｅｃｔｓｐａｔｉａｌａｘｉａｌｓｙｍｍｅｔｒｙａｎｄｉｔｓｌｉｇｈｔｉｎｔｅｎｓｉｔｙｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｉｓａｌｗａｙｓｚｅｒｏａｌｏｎｇｔｈｅｃｅｎｔｒａｌａｘｉｓ．Ｂａｓｅｄｏｎｒｅｖｉｅｗｉｎｇｒｅｃｅｎｔｗｏｒｋ，ｉｔｓｏｐｔｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓａｎｄｎｅｗｅｓｔａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓａｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｉｎａｃｃｏｒｄａｎｃｅｗｉｔｈｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｓ，ｗｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｔｈａｔｕｓｉｎｇｔｈｅｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｇｒａｔｉｎｇｍｉｒｒｏｒｔｏｇｅｎｅｒａｔｅｒａｄｉ

4、ａｌｌｙｐｏｌａｒｉｚｅｄｌａｓｅｒｉｓｔｈｅｍｏｓｔｖａｌｕｅｄｍｅｔｈｏｄｏｆｇｅｎｅｒａｔｉｎｇｈｉｇｈ－ｑｕａｌｉｔｙａｎｄｈｉｇｈ－ｐｏｗｅｒｒａｄｉａｌｌｙｐｏｌａｒｉｚｅｄｌａｓｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｌａｓｅｒｏｐｔｉｃｓ；ｒａｄｉａｌｌｙｐｏｌａｒｉｚｅｄｌａｓｅｒ；ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ；ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｇｒａｔｉｎｇｍｉｒｒｏｒＯＣＩＳｃｏｄｅｓ１４０．３４６０；０５０．１９４０；２６０．５４３０１引言激光自問(wèn)世以來(lái)，在工業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。激光作為橫電磁波，其電場(chǎng)矢量始終處于與其傳播方向垂直的平面內(nèi)，而偏振作為電

5、磁波最基本的特征之一，是由電場(chǎng)矢量表征的。在主平面內(nèi)的電場(chǎng)矢量的振動(dòng)具有多種狀態(tài)。根據(jù)振動(dòng)狀態(tài)的均勻性可以將激光分為均勻偏振光與非均勻偏振光。均勻偏振光包括通常所說(shuō)的線偏振光、圓偏振光、橢圓偏振光、自然光和部分偏振光。非均勻偏振光為徑向偏振光與角向偏振光。最近的研究發(fā)現(xiàn)，電矢量具有軸對(duì)稱的偏振光在物理及材料加工方面具有不可替代的優(yōu)勢(shì)，因而目前已受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。徑向偏振光和角向偏振光剛好具有電矢量軸對(duì)稱的特性。徑向偏振光具有完美的光束軸對(duì)稱性，使得它與線偏振光和圓偏振光相比有著許多顯著不同的特點(diǎn)。比如，徑向偏振光具有沿光軸對(duì)稱的電場(chǎng)分布以及中空的圓環(huán)

6、型光束結(jié)構(gòu)、卓越的光束特性；徑向偏振光和角向偏振光都是偏振本征態(tài)，它們?cè)冢闱邢虻木w內(nèi)傳播時(shí)，不會(huì)發(fā)生電場(chǎng)矢量串?dāng)_的現(xiàn)象，而均勻偏振光則沒(méi)有這個(gè)性質(zhì)；徑向偏振光在高數(shù)值孔徑的透鏡聚焦下，可以產(chǎn)生超越衍射極限的極小聚焦光斑，比線偏振光和圓偏振光的聚焦光斑質(zhì)量更好；在金屬加工方面，采用徑向偏振光的金屬切割效率是圓偏振光效率的兩倍。另一方面，徑向偏振光相對(duì)于角向偏振光而言，具有以下特性：徑向偏振光經(jīng)過(guò)透鏡聚焦系統(tǒng)后，在遠(yuǎn)場(chǎng)能形成單個(gè)極小的聚焦光斑，而角向偏振光則形成多個(gè)聚焦光斑；在金屬切割中，由于徑向偏振光始終是ｐ分量的偏振光，其方向始收稿日期：２０１２－１２－０

7、３；收到修改稿日期：２０１２－１２－２６；網(wǎng)絡(luò)出版日期：２０１３－０２－２７基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)－中國(guó)工程物理研究院聯(lián)合基金（１０９７６０１５）和國(guó)家９７３計(jì)劃（２００７ＣＢ９３５３００）資助課題。作者簡(jiǎn)介：唐新春（１９８７—），男，碩士研究生，主要從事固體激光器方面的研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｔｘｃ１９８７０３０９＠１６３．ｃｏｍ導(dǎo)師簡(jiǎn)介：高健存（１９６２—），男，副教授，博士生導(dǎo)師，主要從事激光及非線性光學(xué)等方面的研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｇａｏｊｃ＠ｍａｉｌ．ｔｓｉｎｇｈｕａ．ｅｄｕ．ｃｎ（通信聯(lián)系人）０３０００１－１５０，０３０００１激光與光電子學(xué)進(jìn)

8、展ｗｗｗ．ｏｐｔｉｃｓｊｏｕｒｎａｌ．ｎｅｔ終平行于