专利名称：空气隙式bbo激光偏光棱镜的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种偏光棱镜，尤其涉及一种适合高功率激光使用的空气隙型设计的晶体偏光棱镜。
背景技术：
目前，偏光棱镜主要采用方解石双折射晶体设计，采用空气隙和胶合两种不同的组合方式，前者比后者的抗光损伤阈值明显提高，但大于400MW/cm2以上使用，方解石材料将难以承受。α -BBO单晶材料有GW量级的抗光损伤阈值、较好的理化性能，能耐受高功率激光的冲击，并且，α -BBO材料比方解石等材料的透过波长范围宽，尤其在短波处透过性更强，适合于制作高功率激光下使用的偏光棱镜。针对高功率激光特点，利用α-BBO单晶材料设计偏光棱镜，应尽量不使用有机胶合剂来胶合棱镜，因胶合剂的抗光损伤阈值远远低于晶体材料。采用什么方式胶合、选用何种棱镜结构、结构角度如何确定，是提高此类器件性能的关键问题，但至今还没有一个较系统的解决方法。
发明内容
为了满足高功率光使用要求，本发明解决了高功率激光偏光棱镜结构设计问题， 提供了一种使用空气隙起偏的晶体偏光棱镜设计方法，能够满足lGW/cm2以下光功率密度使用要求。本发明的技术方案如下本发明采用有机薄膜和α -BBO晶体材料，其特征是整个器件由两个相同楔角的直角棱镜和一个有机薄膜间隔层组成，有机薄膜间隔层位于两个直角棱镜中间；两直角棱镜中晶体光轴方向与斜面法线平面平行，且与端面法线垂直， 棱镜斜面和端面均需光学抛光和镀防潮膜处理，斜面和端面夹角(楔角)取38° 10' 39° 30'之间角度；有机薄膜间隔层厚度为50um lOOum，中间开与直角棱镜尺寸相匹配的椭圆孔，它与两个直角棱镜组合压紧后形成空气隙，椭圆孔为光束通过间隙。器件利用空气隙界面，使前直角棱镜中的两种相互垂直振动的光束分离，符合全反射条件的一束光被界面全部反射掉，而另一束没有达到全反射条件的光束则透过，成为有用的线偏振光。本发明的偏光棱镜端面形状没有规定；可以适用的波长范围为250nm 35000nm， 自然透射比在250nm处>35%，可见至近红外区透射比变化不大，均透射比在80%左右；消光比优于1 X 10_5 ；SOOnm激光下抗光损伤阈值1. 2GW/cm2。透射比和抗光损伤性能优于方解石偏光棱镜。光入射角度大小会影响到偏振光的输出，本发明设计器件在250nm 35000nm波长范围内使用，允许光入射角范围为士0.6°。
图是本发明的组合结构示意图。
标号说明1有机薄膜间隔层、2直角棱镜、3空气隙位置、4晶体光轴方向、S楔角
具体实施例方式由图所示，本发明器件由直角棱镜2和有机薄膜间隔层1组合而成。选择光学优质BBO单晶，确定好晶体光轴方向4后，制作成通光端面为方形或正多边形的长条毛坯，将毛坯沿侧面切割开来，分成两个直角棱镜，两个直角棱镜的大小可以不同，但两个直角棱镜的楔角S在研磨抛光过程中应保持一致；直角棱镜抛光后应进行防潮处理，抛光面真空镀制150nm左右厚的防潮薄膜。有机薄膜间隔层1的中心开出一个椭圆孔，椭圆长短轴比为 1. 3，椭圆与薄膜间隔层周边距离为1mm。按图所示，将薄膜间隔层1夹持到两个直角棱镜2 之间，并使椭圆孔长轴方向沿斜面长边方向，压紧并固定，中间自然形成一个空气隙3。本产品主要用途主要应用于高功率激光起偏或检偏，也可以作为宽带起偏检偏器使用，更可以替代方解石偏光棱镜在低功率密度情况下使用。器件小型化工艺技术难度比方解石偏光棱镜小；也可以制作成大孔径偏光棱镜，缓解方解石晶体的取材难度。
权利要求
1.一种空气隙式BBO激光偏光棱镜，它包括直角棱镜(1)和薄膜间隔层O)，其特征在于整个器件由两个直角棱镜(1)和一个薄膜间隔层( 组成；直角棱镜(1)中晶体光轴方向与斜面法线平面平行，且与端面法线垂直，楔角取值范围38° 10' 39° 30'；薄膜间隔层⑵为有机薄膜，厚度为50um lOOum，中间开椭圆孔，椭圆长短轴比为1.3。
2.根据权利要求1所述的空气隙式BBO激光偏光棱镜，其特征在于将薄膜间隔层(2) 夹持到两直角棱镜(1)斜面之间，使薄膜间隔层O)的椭圆孔长轴方向沿直角棱镜(1)斜面长边方向，两直角棱镜(1)夹紧并固定，内部形成一个空气隙。
全文摘要
本发明涉及一种偏光棱镜设计，它包括直角棱镜设计和薄膜间隔层选择，所述直角棱镜的晶体光轴方向与斜面法线平面平行，且与端面法线垂直，楔角取值范围38°10′～39°30′；所述的薄膜间隔层为有机薄膜，厚度为50um～100um，中间开椭圆孔，椭圆长短轴比为1.3。将BBO晶体按上述光轴方向要求切割制作成两个直角棱镜，棱镜的入射端面和斜面均需抛光和镀防潮膜处理。将有机薄膜间隔层夹持在两直角棱镜斜面之间，使其中间形成一个空气隙。本发明的器件可以适用的光波长范围为250nm～35000nm；消光比优于1×10-5；抗光损伤阈值1.2GW/cm2；在250nm～35000nm波长范围内使用，允许光入射角范围为±0.6°。透射比和抗光损伤性能优于方解石偏光棱镜。
文档编号G02B1/04GK102200597SQ20101013240
公开日2011年9月28日 申请日期2010年3月23日 优先权日2010年3月23日
发明者宋连科 申请人:宋连科