王瑾瑜同学在偏光全息研究中取得新进展
在偏光全息中，信号光的偏振信息被记录在光致聚合物材料内部，采用不同偏振态的偏振光进行读取，可以选择性的读出记录于材料内部的偏振信息。然而，一般条件下，重建光和信号光的偏振态是不相同的。忠实再现是指重建光与信号光的偏振态完全相同，这表明信号光的偏振信息可以被准确地记录于偏振敏感介质之中。此种现象在全息存储和图像显示领域具有重要的研究意义。因此，通过控制偏光全息术的记录和重建条件实现重建光的忠实再现是偏振全息术需要解决的关键问题。 王瑾瑜等提出了一种在任意干涉角度下，同时摆脱介电张量约束实现忠实再现的方法。为证明该方法的有效性，进行了实验验证。实验方案如表1所示。表1为依据此方法的理论结算结果。 |
| 表1 在40°干涉角下，线偏振光无介电张量约束的忠实再现条件 |
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表1中，G+，G-和F-分别表示信号光，参考光，读取光。γ，α和β分别表示信号光，参考光和读取光的偏振角度，θ代表干涉角度。实验装置如图1所示。 |
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图1 线性偏振光记录和重建阶段的实验装置。SF空间滤光器，M反射镜，HWP半光片， PBS偏振分束器，SH快门，PM光功率计，PQ-PMMA偏振敏感材料。 |
实验中激光的波长为532nm，光束通过PBS1分为信号光路和参考光路。信号光的偏振状态通过HWP3调整，参考光与读取光的偏振状态通过HWP2调整。两束入射光束在片状材料PQ-PMMA内部的干涉角为40°。在记录阶段，两入射光束的耦合光场作用于偏振敏感介质并形成体全息图，此体全息图记录信号光的所有信息。重建阶段中，满足布拉格条件的读取光照射体全息图，生成的重建光被PBS2分束并被PM捕获。HWP4用于测试重建光的线偏振角度。随后，同时改变参考光和读取光的偏振角进行多次实验数次。获得的实验数据如图2所示。 |
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图2 重建光偏振角与参考光和读取光偏振角度的关系 |
从图2的分析可以看出，重建光的偏振角随参考光和读取光的偏振角而变化。当参考光和读取光的偏振角在55°和155.5°时，重建光的偏振角接近60°，实现了重建光的忠实再现。实验和表1理论结果基本保持一致。当参考光和读取光的偏振角在55°和155.5°时，重建光中p偏振与s偏振分量随曝光能量的变化情况如图3和图4所示。 |
 
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图3 实验数据。（a）参考光和读取光的偏振角为55°时，重建光中 p偏振与s偏振随曝光能量的变化；（b）重建光的偏振角度 |
 
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图4 实验数据。（a）参考光和读取光的偏振角为155.5°时，重建光中 p偏振与s偏振随曝光能量的变化；（b）重建光的偏振角度 |
本文从偏光全息理论出发，找到了线偏振光在任意干涉角度下同时摆脱介电张量约束实现忠实再现的方法。干涉夹角的自由选择意味着基于偏振复用和角度复用的全息存储技术不仅适用于离轴全息系统，同样适用于同轴全息系统。目前存在的不足为材料的偏振响应速度较慢，本文所采用的方法实现忠实再现的同时摆脱了介电张量的限制，这意味着此方法同样适用于其他的光致聚合物材料，在以后的工作中可以选择性能更优的光致聚合物材料。最后，这项工作可以应用于偏振复用全息技术进一步改善全息存储密度。 |
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相关研究的结果以“Faithful reconstruction of linear polarization wave without dielectric tensor constraint”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.9, 14033-14040 (2021)上。 论文的相关链接：https://doi.org/10.1364/OE.418519 |
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(2021.04.16)
