径向偏振光的电场分布可表示为：

式中为束腰宽度；、、分别为径向、轴和轴方向的单位矢量；为光束半径。

径向偏振光的产生方法主要有腔内法和腔外转换法。

在谐振腔内部插入如轴对称激光介质、光阑、偏振选择性光栅、圆锥电介质元件等内腔元件，使激光器直接输出径向偏振光的方法。

基于激光介质的双折射效应，腔内直接产生径向偏振光的方法。当径向偏振光与角向偏振光在轴对称双折射晶体中传播时，由于两种光束的折射率差异导致其聚焦特性（如焦距、聚焦位置等）不同。因此，通过选择谐振腔长控制两种光束的稳区范围，或者利用光阑增加角向偏振光的内腔损耗，实现径向偏振光的直接振荡输出。该方法的优点是装置简单，易于实现高功率输出，缺点是输出激光的光束质量和运转稳定性受激光介质热效应等因素的影响较大。

采用衍射光栅或光子晶体光栅作为内腔插入元件或替代腔镜，利用其偏振选择特性实现腔内直接产生径向偏振光的方法。根据电磁波在光栅中传播时的电磁场耦合理论，电矢量垂直于入射面的电磁波（TE波）、电矢量平行于入射面的电磁波（TM波）的电场振动方向分别平行和垂直于光栅线方向。因此，通过设计加工特定圆环结构的衍射光栅，并将其插入谐振腔或替代腔镜，使谐振腔对同一波长的径向偏振光（对应TM波）与角向偏振光（对应TE波）的内腔损耗不同，从而实现径向偏振光或角向偏振光的振荡输出。

采用腔内插入衍射光栅或光子晶体光栅的方法获得径向偏振光，具有径向偏振纯度高、光束轴对称性好、输出功率高、运转稳定性好等优势。

采用具有偏振选择性的轴对称光学元件，如圆锥形布儒斯特棱镜（见图1）、圆锥形后反射镜等作为内腔插入元件或者替代腔镜，利用其偏振选择特性实现腔内直接产生径向偏振光的方法。例如，当一束激光正入射圆锥形布儒斯特棱镜，在任意位置处，出射激光的偏振方向均指向圆锥的中心对称轴，即沿光束横截面的径向分布。

图1 圆锥形布儒斯特棱镜示意图

在谐振腔外部，通过相干合成技术或通过光学元件，将线偏振基模高斯光束的偏振分布直接转换为径向偏振分布的方法。

将一束线偏振基模高斯光束分束，通过模式变换器件和偏振控制器件将两束光变换为偏振方向相互正交的横电磁模（TEM₀₁与TEM₁₀，见图2），将这两束光相干合成之后就产生最低阶的径向偏振光。

图2 相干合成产生径向偏振光示意图

利用扇形半波片、空间光调制器等器件，将线偏振基模高斯光束的偏振分布直接转换为径向偏振光分布的方法。其中，扇形半波片又称空间变换延迟器，通常由4～12个扇形区域构成。每个区域内，延迟器的主轴角度均不相同。

当线偏振光通过扇形半波片后，近场处的偏振分布在每一个扇形的等分线方向附近，输出光束的偏振分布与径向偏振光一致；越偏离该方向，光束的偏振分布与径向偏振光相差越大。当该光束传播足够远时，远场处的偏振分布，近似满足轴对称分布。在光路中插入由透镜与光阑等器件构成的空间滤波系统，远场光束的偏振和强度分布与径向偏振光基本一致。

由于径向偏振光独特的偏振分布，其聚焦特性与标量偏振光相比有很大的不同。当采用高数值孔径透镜对光束进行紧聚焦时，径向偏振光可以聚焦到突破衍射极限的亚波长尺寸，具有较强的轴向电场分量且焦深更长。这些特点使得径向偏振光在构建光镊并俘获和操控粒子、提高材料切割效率、提高显微镜分辨率等领域具有应用前景。