光圆偏振调制器.pdf

本发明公开了一种光圆偏振调制器，该光圆偏振调制器包括光输入耦合装置、光输出耦合装置和至少一个双折射特性可调的晶体，该晶体在电场、磁场、温度场、光场或者力的作用下能发生其折射率椭球形状或长轴取向的改变。利用这一特性能进行左旋和右旋圆偏振光的调制，从而实现了方便，实用的效果，主要应用于手性物质检测识别、通讯编码及光学教学方面。

1、  一种光圆偏振调制器，其特征在于，该光圆偏振调制器包括光输入耦合装置、光输出耦合装置和至少一个双折射特性可调的晶体。

2、  根据权利要求1所述的光圆偏振调制器，其特征在于，所述双折射特性可调的晶体的折射率椭球中两个光学主轴构成的平面与由光输入耦合装置和光输出耦合装置决定的光路构成一定角度；该角度的值由双折射特性可调的晶体决定；该折射率椭球在外加变化的温度场、电场、磁场、光场或力的作用下能发生形状或长轴取向的改变，并能利用此特性实现光的圆偏振调制。

3、  根据权利要求1所述的光圆偏振调制器，其特征在于，所述输入耦合装置是具有准直功能的光学器件，输出耦合装置是具有准直或者聚焦功能的光学器件。

4、  根据权利要求1所述的光圆偏振调制器，其特征在于，用于调制双折射特性可调的晶体的折射率椭球的外加变化温度场、电场、磁场、光场和力可以使用其中一种，也可以同时使用其中几种。

5、  根据权利要求1所述的光圆偏振调制器，其特征在于，还包括一偏振光学器件，使通过的自然光变成偏振光。

6、  根据权利要求5所述的光圆偏振调制器，其特征在于，所述偏振光学器件是与双折射特性可调的晶体彼此独立的光学器件或是与双折射特性可调的晶体集成在一起。

7、  根据权利要求1所述的光圆偏振调制器，其特征在于，还包括一用来调制所述温度场、电场、磁场、光场或力的大小和方向的调制控制器。

光圆偏振调制器
技术领域
本发明涉及一种光学元件，特别地，涉及一种光圆偏振调制器。
背景技术
光圆偏振调制器在手性物质的检测识别中有着重要的作用。在手性物质中，如果同时传播左旋右旋圆偏振光，会产生不同的旋光度。另外由于左旋和右旋圆偏振光在手性物质中具有不同的传播常数，会导致圆的二色性出现，成为检测识别手性物质的重要依据。
该圆偏振光调制器是通过某种作用方式作用在晶体上，改变晶体折射率椭球的形状和长轴取向，从而改变晶体中传播的偏振光的相位差，即改变其在传播方向上的偏振特性。于是，通过调整作用方式的强度和极性，就能得到左旋或
右旋的圆偏振光，以及其他偏振态的偏振光。而传统的偏振光学元件只能产生一种光的偏振态。所产生光圆偏振的光学器件主要是通过四分之一波片对光的相位进行延迟而得到左旋或者右旋圆偏振光。这样就只能用来产生左旋或者右旋圆偏振光，而无法进行连续的光的偏振态的调制。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种光圆偏振调制器，能够进行连续的左旋和右旋的圆偏振光调制，以用来进行手性物质的检测识别。
为了实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种圆偏振调制器，它包括光输入/输出耦合装置和至少一个双折射特性可调的晶体。双折射晶体的折射率椭球中两个光学主轴构成的平面与由光输入/输出耦合装置决定的光路构成一定角度。此角度由选择的双折射晶体材料决定。该折射率椭球在外加变化的温度场、电场、磁场、光场或作用力的条件下能发生形状或长轴取向的改变，并能利用此特性实现光的圆偏振调制。
此光圆偏振调制器包括一个偏振光学器件，使所有通过的自然光能变成偏振光。通过此偏振光学器件能产生45度的线偏振光，此偏振光通过被调制的双折射特性的晶体后可以变成圆偏振光。
该偏振光学器件可以是独立的光学元件或组件，也可以是与双折射特性可调的晶体材料集成在一起。
本发明具有以下技术效果：本发明由于充分利用了晶体的可调双折射特性，因而方便地构成了光圆偏振调制器，从而满足了用户对左右圆偏振光的快速调制的需求，实用，方便。本发明可以方便快速地进行光圆偏振的调制，能迅速输出左旋或右旋的圆偏振光，为手性物质的检测带来了极大的便利。另外本发明还可以应用在通讯系统中，用作偏振调制编码器。
附图说明
图1是本发明实施例的原理结构图；
图2是本发明实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面根据附图详细说明本发明的具体实施例。
实施例
以下以液晶材料为例，说明本发明的具体实施方案，但本发明的实施不限于采用液晶材料作为双折射晶体。
图1示出了本发明的原理结构图，自然光11通过输入耦合装置12，进入偏振光学器件13后，转化为45°线偏振光。图中偏振光学器件13与双折射特性可调的晶体14可以是集成在一起作为一个整体工作，也可以是彼此独立分步地工作。集成在一起工作还是相互独立分步地工作要根据选择的材料和调制方式决定，不具有绝对性。线偏振光通过双折射特性可调晶体14时，用调制控制器15对双折射特性可调晶体14折射率椭球的形状和长轴取向进行调制，以改变偏振光的偏振态，输出光通过输出耦合装置16对光线进行聚焦或者准直得到左旋或右旋圆偏振光17。调制控制器15主要由电压源和分压电路组成，用于调整加载在透明电极上的电压大小和极性。
图1中对于所有的元器件的位置只是示意的画出，根据设计的需要，有的可以集成在一起，也可以彼此独立分步地工作，其位置不具有绝对性。
如图2所示，本发明的光圆偏振调制器包括电调制控制器1、光学玻璃2和7、透明电极材料3和5、隔垫层4、液晶材料6、偏振膜8。其中，隔垫层4中空，中间填充液晶6，两侧覆盖光学玻璃2和7，光学玻璃2和7均可采用ITO玻璃，它们的一侧带有透明电极材料3和5，透明电极材料3和5直接接触隔垫层4，偏振膜8与热敏电阻10贴在光学玻璃7的另一侧，透明电极材料3和5分别引出电极，通过导线连接在电调制控制器1的正负两极。
本发明的具体设计参数依赖于所选择地双折射特性可调的晶体材料。
本实施例中，双折射特性可调晶体采用液晶材料。液晶材料和其工作的波长参数都不具有绝对性。例如，液晶材料选取MCRI5300，工作波长选取632.8μm时，选择通光窗口波长为632.8μm的ITO玻璃，隔垫层厚度为10μm，这些数据都具有一定的随意性。
由于液晶材料对温度非常敏感，所以在光学玻璃2上粘贴热敏电阻10，并连接相应的温度补偿电路9。温度补偿电路的输出电流输入至电调制控制器1，以做温度变化的补偿调整。这样，通过调制电压及其正负极性能使通过的自然光变成所需的稳定的左旋或右旋圆偏振光。
上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。