袁欣怡同学在偏光全息研究中取得新进展
在张量偏光全息理论中，A和B分别是光致介电张量中标量部分和张量部分的系数，而A/B则是称之为曝光响应系数，这一系数是控制再现光偏振态的关键因素之一。在前人的研究基础之上，袁欣怡同学等人对于不同实验条件下的A/B进行了测量，并对该系数的变化规律进行了总结。 根据张量偏光全息理论的分析，在给定信号光、参考光、读取光和干涉角的情况下，A/B可以通过分析再现光的偏振态计算得到。本文选取参考光为s线偏振和p线偏振这两种较为特殊情况展开讨论。从图1中可以看出，当信号光和参考光以一定角度发生干涉时，这两束光的振动矢量会在材料面产生一个夹角，在此定义其为空间夹角θ'。空间夹角θ'可以建立起信号光、参考光和干涉角之间的联系，以便于后续分析A/B的变化规律。 |
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| 图1 线偏光全息示意图 (a)记录过程 (b)读取过程 |
测量 A/B 的实验装置如图2 所示，实验中选择 532nm 的激光器。信号光和参考光（读取光）利用半波片 HWP1 调整至光强同为 101mW/cm2，干涉角由反射镜 M1 和 M2 控制。实验中使用厚度为 1.5mm，PQ 浓度为 1.0wt.% 的 PQ/PMMA 光致聚合物进行测量。 |
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| 图2 曝光响应系数的测量装置 LASER，532nm 单纵模激光器；BE，扩束镜；HWP，半波片；PBS，偏振分光棱镜；M，反射镜；P，偏振片；SH，电子快门；PM，功率计 |
不同曝光条件下 A/B 初始值整理在图3 中。可以看出 A/B 初始值的变化趋势有一定的规律，于是通过拟合数学表达式来描述 A/B 初始值的变化规律。 |
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| 图3 A/B 随 θ' 的变化，符号为实验值，曲线为拟合值. (a)参考光为 s 线偏振光，(b)参考光为 p 线偏振光 |
为了分析拟合公式的准确性，设计了相关实验进行验证。实验结果如图4 所示，可以看出拟合结果和测量结果误差小于 10%，这一结果证明了可以利用该公式来预测不同记录条件下的 A/B 的初始值。 |
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| 图4 θ=30° 和 50° 时曝光响应系数的实验结果和拟合结果, 符号为实验值，曲线为拟合值 |
本文基于张量偏光全息理论得到了不同记录条件下 A/B 的计算公式，并搭建光路测量了偏振敏感材料 PQ/PMMA 的 A/B 的初始值。最后分别对不同记录条件时 A/B 初始值的变化规律进行拟合，拟合公式仅适用于记录过程的初始阶段。这一工作为再现光偏振态的控制提供了便利条件。 |
相关研究结果以“Effect of some experimental parameters on initial exposure response coefficient in linear polarization holography”为题，整理发表在美国光学工程学会 (The International Society for Optics and Photonics, SPIE) 期刊杂志 Optical Engineering, Vol. 63, Issue 1, 014111 (January 2024) 上。 论文的相关链接：https://doi.org/10.1117/1.OE.63.1.014111 |
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(2024.01.31)
