吴晨灏同学在偏光全息研究中取得新进展
基于张量理论的指导，大角度记录的偏光全息研究有了很大进展。在满足布拉格条件时，陆续报道了如忠实再现、零再现等现象，唯缺正交再现。偏光全息的正交再现，指的是衍射光的偏振态与信号光正交的实验现象。该现象在拓展偏光全息理论的同时，有望应用于图像显示、偏振探测、设计多功能衍射器件或者微纳光学元件；在光全息存储领域，该现象可以应用于增强体全息的光存储密度。 由于线偏振光最简单，并且基于正交线偏光全息的各种再现现象无需严格的曝光条件，较易观察到实验现象，故在本文中，我们基于正交线偏光全息研究了正交再现。实验原理图如下。 |
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图1 线偏振光的偏光全息记录与再现光路图：BE为扩束仪，A为孔径光阑， M为平面反射镜，HWP为半波片，PBS为偏振分束器，S为电子快门，PM为功率计 |
本实验选取的记录信号光为s线偏振光，记录参考光为p线偏振光，再现参考光为任意偏振方向的线偏振光，其可以通过参考光路上的半波片HWP2控制。 实验结果如图2所示。当半波片HWP2旋转45°时，此时再现参考光为s线偏光，衍射光中p偏振分量的功率达到最大值214μW，而s偏振分量的功率则达到最低值，约为2μW，消光比为214:2=107:1。考虑到实验中噪声的影响，可以认为此时衍射光中只有p偏振分量而无s偏振分量，即得到了正交再现的现象。同时实验过程中还可以观察到忠实再现的现象。当半波片HWP2旋转90°时，此时再现参考光为p线偏光，衍射光中s偏振分量的功率达到最大值230μW，而p偏振分量的功率达到最低值，约为1μW，消光比为230:1，此为忠实再现现象，即衍射光的偏振方向与记录信号光的偏振方向一致。 |
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图2 衍射光偏振分量与HWP2快轴旋转角度关系 |
从图2我们发现，正交再现时p偏振分量的峰值功率略低于忠实再现时s偏振分量的峰值功率。根据衍射光的表达式，这种差别可能源于信号光和参考光的夹角。为了验证此想法，我们改变信号光与参考光的夹角重复了上述实验。实验结果如表1所示。 |
| 表1 不同干涉角度时的实验结果 |
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图3所示为归一化的、不同干涉角的衍射功率随半波片旋转角度的变化曲线。 |
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图3 不同干涉角度时衍射光偏振分量与HWP2快轴旋转角度关系 |
从以上的实验结果可知，正交再现现象的产生与再现参考光的偏振态以及两束记录光之间的干涉角有关，这对于研究其他记录条件下偏光全息的正交再现现象有参考意义。 |
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相关研究的结果以“线偏光全息的正交再现”为题，整理发表在中国激光杂志社(Chinese Laser Press)出版的中文核心期刊杂志《激光与光电子学进展》(Laser & Optoelectronics Progress)，Vol.58, No.4, 0409001 (2021)上。 论文的相关链接：http://www.opticsjournal.net/richHtml/lop/2021/58/4/0409001.html |
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(2021.02.23)
