專利名稱：雙反射偏光分束方法及偏光分束棱鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開了一種雙反射偏光分束方法及偏光分束棱鏡，屬于光學(xué)器件技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
偏光器件是激光技術(shù)和偏光應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域中的重要器件，偏光分束棱鏡是偏光器件的一個重要門類。其研究與開發(fā)對光通信、光信息處理、光學(xué)測試、激光技術(shù)及光計算等現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。本發(fā)明做出以前，常規(guī)偏光器件功能單一化，不能將起偏、分束和光束轉(zhuǎn)向等多種功能集于一體，給實驗與應(yīng)用帶來諸多不便。激光和光調(diào)制應(yīng)用技術(shù)發(fā)展和新的應(yīng)用領(lǐng)域的開拓，對偏光分束棱鏡提出了一些新的要求(1)要求器件具有更大的分束角和更高的消光比(優(yōu)于10-6)，以適應(yīng)高技術(shù)和精密測試應(yīng)用的需要。(2)要求器件多功能，以利于儀器設(shè)備及實驗裝置的簡單化和小型化，從而提高其可靠性和價質(zhì)比。
目前常用的偏光分束棱鏡主要有根據(jù)多層介質(zhì)膜內(nèi)干涉效應(yīng)研制的薄膜型偏光分束棱鏡和根據(jù)雙折射晶體的雙折射效應(yīng)研制的透射型偏光分束棱鏡兩大類。前者結(jié)構(gòu)簡單，體積小，但消光比、透射比等主要技術(shù)指標較低(一般為10-3和80％)，應(yīng)用受到一定限制；后者雖指標較為先進，但功能單一，亦顯不足。因此研制一類既具較高的性能指標又可實現(xiàn)多種功能的偏光分束器件，以滿足現(xiàn)代科技發(fā)展需要，是十分必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種具有較高的性能指標，可實現(xiàn)多種功能的雙反射偏光分束方法及偏光分束棱鏡。
本發(fā)明所述的偏光分束方法，其機理是光在各向異性晶體中傳播，當光達到晶體內(nèi)界面，就會發(fā)生雙反射，分成兩束振動方向相互垂直的平面偏振光，常稱o光和e光，當入射角超過臨界角時，入射光被全部全內(nèi)雙反射而無光能損失，這是雙反射分束透射比和消光比高的原因。分解后的o、e兩光束經(jīng)分界面BD進入第二塊晶體棱鏡，由于晶體各向異性的存在，兩塊棱鏡光軸方位的變化，相對兩晶體棱鏡o、e光要互換，即相對第二塊棱鏡原來的o光變成e光，原來的e光變成o光，折射的結(jié)果使兩束平面偏振光的分束角再擴大，最后經(jīng)出射端面折射進入空氣，使兩光束平面偏振光再一次向相反方向偏折，其分束角進一步擴大，從而棱鏡參數(shù)得到較大的改善。很顯然這里采用的雙反射型復(fù)式結(jié)構(gòu)設(shè)計決定了該類器件具有功能多，消光比高，分束角大等許多優(yōu)點。
偏光分束棱鏡的技術(shù)特征包括兩個方面①采用雙反射式結(jié)構(gòu)設(shè)計，利用入射光在晶體界面上的全內(nèi)雙反射完成起偏、分束，從而實現(xiàn)了器件起偏、分束及光束轉(zhuǎn)向等多種功能的一體化，有效地解決了傳統(tǒng)器件功能單一問題，極大地拓寬了該類器件的應(yīng)用范圍，特別是用于大功率折疊腔激光器的研制、光學(xué)調(diào)制、光開關(guān)及測試儀器小型化設(shè)計中更具優(yōu)越性。②采用復(fù)式棱鏡形式，雙反射與雙折射相結(jié)合，進行兩次起偏、分束，保證了棱鏡主要技術(shù)參數(shù)消光比、分束角、視場角等較之常規(guī)器件更先進，從而很好地滿足了高技術(shù)與精密測量中對偏光分束器件高消光比、大分束角的要求。
以下詳細介紹發(fā)明的構(gòu)成一種雙反射偏光分束方法，其特征是將光束射入晶體界面上，經(jīng)由晶體界面上的全內(nèi)雙反射將光束分成兩束振動方向相互垂直的平面偏振光，由出射端面射出。
一種單元式雙反射偏光分束棱鏡由單塊單軸晶體組成的棱鏡構(gòu)成，其特征是其光軸與入射端面垂直，入射端面與反射面的夾角為45°。
一種復(fù)式雙反射偏光分束棱鏡由兩塊單軸晶體組成的棱鏡構(gòu)成，其特征是其光軸與入射端面垂直，入射端面與出射面的夾角為90°，兩塊單軸晶體的膠合面與反射面相對，兩塊單軸晶體的接合面與入射端面之間的夾角為鈍角。
一種復(fù)式雙反射偏光分束棱鏡由兩塊單軸晶體組成的棱鏡構(gòu)成，其特征是其光軸與入射端面垂直，入射端面與出射面的夾角為90°，兩塊單軸晶體的膠合面與反射面相對，兩塊單軸晶體的接合面與入射端面之間的夾角為銳角。
本發(fā)明工作時，光束垂直于入射面射入，經(jīng)過反射面轉(zhuǎn)向90°度，并分束成兩束沿不同方向傳播的平面偏振光，穿過兩塊單軸晶體的膠合面，由出射面射出。
本發(fā)明根據(jù)雙折射晶體的雙反射性質(zhì)設(shè)計研制的一類全新的偏光分束器件，其特點是結(jié)構(gòu)新穎，棱鏡采用了二次起偏分束方法。指標先進，獨特的結(jié)構(gòu)形式和分束方法，具有較高的技術(shù)指標，其主要技術(shù)指標消光比優(yōu)于10-6，分束角最大可達24°以上，較之傳統(tǒng)器件(如洛匈、渥拉斯頓等棱鏡)的消光比10-5有較大的提高，分束角增加近1.5倍。功能多，實用性強，具有起偏、分束、光束換向多種功能，這是優(yōu)于常規(guī)偏光分束器件的另一重要特征。正是這些特點，使該類器件的應(yīng)用較之常規(guī)器件更廣泛，它們不僅適用于普通的偏振分束，而且更適用于光束需要轉(zhuǎn)向的許多偏振分束應(yīng)用，此時它可同時完成多個器件的功能，從而使實驗裝置簡單化和小型化，進一步提高了其技術(shù)性能和可靠性。這在激光技術(shù)、光學(xué)測試、光學(xué)調(diào)制等應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域中具有極為重要的實際意義，并已發(fā)揮了重要作用。①結(jié)構(gòu)新穎棱鏡采用了新的結(jié)構(gòu)形式和起偏分束方法一一復(fù)式雙反射結(jié)構(gòu)和二次起偏分束方法。②指標先進獨特的結(jié)構(gòu)形式和分束方法，決定了本發(fā)明具有較高的技術(shù)指標，其主要技術(shù)指標消光比優(yōu)于10-6，分束角最大可達24°以上，較之傳統(tǒng)器件<如洛匈、渥拉斯頓等棱鏡)的消光比10-5有較大的提高，分束角增加近1.5倍。③功能多，實用性強本發(fā)明同時具有起偏、分束、光束換向多種功能，這是優(yōu)于常規(guī)偏光分束器件<通常僅具有起偏、分束功能>的另一重要特征。正是這一特點，使該類器件的應(yīng)用較之常規(guī)器件更廣泛，它們不僅適用于普通的偏振分束，而且更適用于光束需要轉(zhuǎn)向的許多偏振分束應(yīng)用，此時它可同時完成多個器件的功能，從而使實驗裝置簡單化和小型化，進一步提高了其技術(shù)性能和可靠性。這在激光技術(shù)、光學(xué)測試、光學(xué)調(diào)制等應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域中具有極為重要的實際意義，并已發(fā)揮了重要作用。


圖1是本發(fā)明實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的實施例參見附圖1。一種單元式雙反射偏光分束棱鏡由單塊單軸晶體組成的棱鏡構(gòu)成，其特征是其光軸與入射端面垂直，入射端面與反射面的夾角為45°。棱鏡材料為冰洲石晶體，兩端面鍍增透膜。
本發(fā)明的實施例參見附圖2。一種復(fù)式雙反射偏光分束棱鏡由兩塊單軸晶體組成的棱鏡構(gòu)成，其特征是其光軸與入射端面垂直，入射端面與出射面的夾角為90°，兩塊單軸晶體的膠合面與反射面相對，兩塊單軸晶體的膠合面與入射端面之間的夾角為鈍角。棱鏡材料為冰洲石晶體，兩端面鍍增透膜。
本發(fā)明的實施例參見附圖3。一種復(fù)式雙反射偏光分束棱鏡由兩塊單軸晶體組成的棱鏡構(gòu)成，其特征是其光軸與入射端面垂直，入射端面與出射面的夾角為90°，兩塊單軸晶體的膠合面與反射面相對，兩塊單軸晶體的膠合面與入射端面之間的夾角為銳角。棱鏡材料為冰洲石晶體，兩端面鍍增透膜。
權(quán)利要求
1.一種雙反射偏光分束方法，其特征是將光束射入晶體界面上，經(jīng)由晶體界面上的全內(nèi)雙反射將光束分成兩束振動方向相互垂直的平面偏振光，由出射端面射出。
2.一種單元式雙反射偏光分束棱鏡由單塊單軸晶體組成的棱鏡構(gòu)成，其特征是其光軸與入射端面垂直，入射端面與反射面的夾角為45°。
3.一種復(fù)式雙反射偏光分束棱鏡由兩塊單軸晶體組成的棱鏡構(gòu)成，其特征是其光軸與入射端面垂直，入射端面與出射面的夾角為90°，兩塊單軸晶體的膠合面與反射面相對，兩塊單軸晶體的接合面與入射端面之間的夾角為鈍角。
4.一種復(fù)式雙反射偏光分束棱鏡由兩塊單軸晶體組成的棱鏡構(gòu)成，其特征是其光軸與入射端面垂直，入射端面與出射面的夾角為90°，兩塊單軸晶體的膠合面與反射面相對，兩塊單軸晶體的接合面與入射端面之間的夾角為銳角。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙反射偏光分束方法及偏光分束棱鏡，屬于光學(xué)器件技術(shù)領(lǐng)域。提供了一種具有較高的性能指標，可實現(xiàn)多種功能的雙反射偏光分束方法及偏光分束棱鏡。其特點是將光束射入晶體界面上，經(jīng)由晶體界面上的全內(nèi)雙反射將光束分成兩束振動方向相互垂直的平面偏振光，由出射端面射出。偏光分束棱鏡由單塊及兩塊單軸晶體組成的棱鏡構(gòu)成，其特征是其光軸與入射端面垂直，入射端面與反射面的夾角為45°及90°。它可同時完成多個器件的功能，從而使實驗裝置簡單化和小型化，進一步提高了其技術(shù)性能和可靠性。這在激光技術(shù)、光學(xué)測試、光學(xué)調(diào)制等應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域中具有極為重要的實際意義。
文檔編號G02B5/04GK101046555SQ20061004340
公開日2007年10月3日 申請日期2006年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月29日
發(fā)明者李國華, 趙明山, 吳福全 申請人:曲阜師范大學(xué)激光研究所