基于Metasurface的柱矢量光束的产生

易煦农; 李瑛; 刘亚超; 凌晓辉; 张志友; 罗海陆

doi:10.7498/aps.63.094203

摘要

本文提出了一种基于Metasurface产生任意柱矢量光束的方法. 采用的Metasurface是在熔融石英上刻蚀空间变化的非周期光栅构成. 非周期光栅会形成空变的有效双折射，从而对光场的偏振态空间分布进行调制. 通过琼斯矩阵的方法分析得出这样的Metasurface可以将入射线偏振光转换为柱矢量光束，并且只需要改变入射线偏振光的偏振方向即可获得高阶庞加莱球赤道上任意一点的柱矢量光束. 最后，用Metasurface搭建了一套简单、高效的柱矢量光束产生系统，实验结果与理论分析一致.

关键词:

Abstract

A method of generating cylindrical vector beams based on metasurface is presented in this paper. The metasurface is a fused silica with a space-variant non-periodic grating which is written by laser. The non-periodic grating induces a space-variant effective birefringence that modulates the space distribution of polarization state. It is shown that an incident linearly polarized light can be converted to a cylindrical vector beam by the method of Jones matrix. We can obtain an arbitrary cylindrical vector beam on the equator of the higher-order Poincaré sphere. A simple and efficient experimental system is established with a metasurface. Experimental results are in agreement with the theoretical analysis.

Keywords:

作者及机构信息

1.
深圳大学光电工程学院, 深圳 518060;

2.
湖南大学微纳光电器件及应用教育部重点实验室, 长沙 410082;

3.
湖北工程学院物理与电子信息工程学院, 孝感 432000

基金项目: 教育部博士点基金（批准号：20100542917）和湖北省教育厅科学研究项目（批准号：Q20132703）资助的课题.

Authors and contacts

1.
College of Optoelectronic Engineering, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China;

2.
Laboratory for Micro/Nano Optoelectronic Devices of Ministry of Education, Hunan University, Changsha 410082, China;

3.
College of Physics and Electronic Information Engineering, Hubei engineering University, Xiaogan 432000, China

Funds: Project supported by Ph. D. Programs Foundation of Ministry of Education of China(Grant No. 20100542917), and the Foundation of Hubei Educational Department, China (Grant No. Q20132703).

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