齐沛良同学在偏光全息研究中取得新进展
对基于张量理论偏光全息在小角度条件下的衍射特性进行研究有助于充实偏光全息理论，且该领域的研究内容在偏振光学元件和全息数据存储方面具有重大应用潜力。在以往的线偏光全息研究中，前人证明了再现光的偏振状态随再现参考光的偏振状态的变化而变化。却并没有给出再现光与再现参考光两者之间偏振状态的具体联系。针对这一点，齐沛良同学在前人研究的基础上对同轴记录条件下线偏光全息的衍射特性进行了研究。 |
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| 图1.线偏光全息实验装置图。SF空间滤波器；PBS：偏光分束镜；HWP：半波片； SH：快门；A：光阑；M：反射镜；PM：功率计；PQ/PMMA：记录材料。 |
该研究设计的实验装置如图1所示，通过空间滤波器将一束波长为532nm的激光扩束为8mm，并将该光束通过偏振分束器PBS1，使之分为信号光路和参考光光路。半波片HWP1可以控制信号光和记录参考光的光强大小，信号光的偏振状态可以通过半波片HWP2改变。在记录过程中，为了实时观察记录材料对偏振干涉光场的响应，需要短暂观察全息光栅记录的程度，实验通过周期性的交替开关快门SH1和SH3，控制偏光全息干涉记录和短暂观察再现光的时间，每一个周期的干涉记录时间为5s，观察衍射时间为0.5s。为了简便计，实验记录过程中记录参考光固定为 偏振，信号光分别选取偏振状态角 为35.26°、45°、90°三种情况下进行研究。 在再现过程中，快门SH1关闭，快门SH2和SH3周期性的同步开关，控制短暂观察再现光的时间，观察衍射时间为0.6s。在快门SH2关闭的情况下，通过半波片HWP3来改变读取参考光的偏振状态，从而观察再现光的偏振状态变化。再现光由PBS2分为 偏振分量和 偏振分量，再分别由后方功率计检测其光强的变化情况，以此可分析出再现光的偏振状态。 实验结果如图2-4所示。其中每个极坐标图右上方角度值 表示此时再现参考光的偏振状态角，图中黑色实线代表所用再现参考光偏振状态的测量值，红色实线代表再现光偏振状态的理论值，蓝色点线代表实验中再现光偏振状态的实际测量值。 |
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| 图2 信号光为35.26°的线偏振光时再现光的衍射特性 |
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| 图3 信号光为45°的线偏振光时再现光的衍射特性 |
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| 图4 信号光为s偏振时再现光的衍射特性 |
由实验结果可见，在同轴干涉条件下，当强度响应光栅和偏振响应光栅达到平衡时，使用任意偏振状态的线偏光读取偏光全息图所产生的再现光仍然是线偏光，再现过程中再现光与再现参考光两波偏振状态角之和等于记录过程中信号光与记录参考光偏振状态角之和；且再现光的光强大小不会随着再现参考光的偏振状态的改变而改变。需要注意的是，在信号光为 偏振，记录参考光为 偏振这种特殊情况下，则不需要强度响应光栅和偏振响应光栅达到平衡这一条件，再现光的偏振状态也满足上述结论。 这一偏光全息独特性质的发现，有利于偏光全息的应用。我们的工作结果表明偏光全息具有制作偏振光学元件的潜力，依此理论，可以根据具体要求制作出偏振全息光栅，从而实现对入射线偏振光偏振状态的改变。 |
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相关研究的结果以“Diffraction characteristics of linear polarization hologram in coaxial recording”为题，整理发表在美国光学学会(The Optical Society of American, OSA)期刊杂志 Optics Express. Vol.29, No.5, 6947-6956 (2021)上。 论文的相关链接：https://doi.org/10.1364/OE.416444 |
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(2021.02.19)
