黄志云老师在偏光全息研究中取得新进展
与普通全息相比，偏光全息不仅记录了光场的振幅、相位信息，还记录了光场的偏振信息，是真正意义上的全部信息。因此偏光全息可处理的信息容量更大，精度更高，有利于更多细节信息的展示。偏光全息的零再现是指在满足布拉格条件的情形下，非零的读取光却能产生零衍射光。这意味着通过偏光全息方法记录在材料中的信息在某种情形下可以被完全隐藏，在信息保密、多通道存储等领域都有很重要的应用。 此前的研究显示，在正交线偏光记录和正交圆偏光记录的情形下，要得到零再现都要在满足读取光为记录过程的参考光正交态的情形下才能实现。与线偏光和圆偏光相比，椭圆偏光是更普遍的偏振态。那么在正交椭圆偏光记录的情形下，是否也要用记录过程参考光的正交态来读取才能实现零再现呢？针对此疑问，设计了如图1所示的实验装置。 |
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| 图1 实验装置图。BE：扩束镜，PBS：偏光分束镜，HWP：半波片，QWP：四分之一波片， SH：快门，A：光阑，M：反射镜，PM：功率计，PQ/PMMA：记录材料。 |
在记录过程中，须打开快门1同时关闭快门2。通过设置QWP1和QWP2的快轴方向，使信号光和参考光互为正交态的椭圆偏振光，满足正交椭圆偏光记录条件。具体而言，实验中取QWP1快轴方向与水平方向夹角约为58度，此时信号光的s偏振和p偏振分量的功率比值约为2:1；同样，QWP2快轴方向与水平方向的夹角也约为58度，参考光的s偏振和p偏振分量的功率比值约为1:2。在读取过程中，须关闭快门1同时打开快门2。与此同时，旋转QWP2的快轴方向从而改变读取光的偏振状态，并同时记录再现光功率随QWP2的快轴旋转角度的变化。实验结果如图2所示。 |
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| 图2 再现光功率随QWP2快轴旋转角度的变化 |
从图2可见，Q点所示即为零再现。此时所对应的再现光功率取最小值，约为0.013mW；而图中光功率的最大值约为0.88mW，消光比约为68:1。此时的读取光的偏振态可以根据Q点所对应的QWP2快轴的角度进行测量。实验测得的读取光的偏振态和通过张量偏光全息理论计算得到的结果进行了比较，如表1所示。 |
| Table 1. Parameters about reading wave |
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从表1可见，实验测得的读取光偏振态和理论分析的结果比较吻合。有意思的是，此时参数A和B并不满足“A+B=0”。而在此前报道的正交圆偏光全息的零再现研究中，“A+B=0”和读取光为记录过程参考光的正交态被认为是实现零再现的两个先决条件。但在正交线偏光全息的零再现中，A和B却又无需满足任何条件，只要满足读取光为记录过程参考光的正交态和两束光夹角为90度的条件。这些条件总结于表2第2、3行。那么，对于一般的正交偏光全息而言，实现零再现的条件是什么？因此，表2还给出了基于张量偏光全息理论分析得到的一般正交偏光全息中实现零再现的条件。 |
| Table 2. Conditions of null reconstruction |
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从表2第4行可见，对于一般正交偏光全息的零再现而言，需要读取光、夹角和A/B值恰到好处的匹配。进一步的理论分析表明，对于正交线偏光，零再现的读取光确实必须是记录过程参考光的正交态；但对于正交圆偏光而言，也可以用非记录过程参考光的正交态读取来实现零再现。 |
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相关研究的结果以“Null reconstruction in orthogonal elliptical polarization holography read by non-orthogonal reference wave”为题，整理发表在Elsevier出版社的期刊杂志（影响因子：4.059）Optics and Laser in Engineering, 131, 106144, (2020)上。 论文的相关链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0143816619318962 |
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(2020.05.11)
