专利名称：旋转可调式圆偏振光起偏器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光偏振态变换器件，尤其涉及一种随光源波长发生变化而改变的圆偏振光起偏器。
背景技术：
当前，在偏光技术中，圆偏振光起偏器(简称圆偏器)是我们经常要用到的一类偏振态变换器件。此类器件可选用的形式不多，通常是按适应于单色光的圆偏器设计，它是偏振片和一个1/4波片的组合装置，其主体部分波片是由云母或石英材料制作而成，故相应地称为云母圆偏器或石英圆偏器。云母圆偏器采用云母剥离方法获得满足设计要求的1/4 λ延迟厚度的波片，晶体的自然解理晶面就是它的通光面，不需要进行复杂的表面抛光处理，它适合带宽为±10nm的光波使用；石英圆偏器的抗光损伤阈值比云母圆偏器高,特别适合于大功率光场中使用，但传统工艺无法满足波片技术要求，需要采用特殊冷加工方 法来完成，并且由于波片在切削及研磨过程中还需要一定的装夹上盘尺寸，波片形式是按“多级”式设计，有较大的厚度，导致石英圆偏器的使用波长带宽仅为土 lnm，且温度稳定性和方位效应远比云母圆偏器差。无论是云母圆偏器还是石英圆偏器，就目前技术来讲能够做到单波长情况下使用或者在较小的带宽情况下使用是没有问题的，但在不同波长情况下使用就需要更换不同的圆偏器，为克服这一不足，圆偏器中的波片应该设计成一个随波长可调的位相器，如斯涅耳或索累形式的可调位相器，但此种位相补偿器制作精度和调整精度要求较高，使用不方便，难以满足当前技术要求。
发明内容
为了获得一个高质量圆偏振光，本发明提供了一种利用偏振态叠加原理进行圆偏器设计的方法，它通过器件间方位角的一维旋转调整，达到满足不同波长情况下的圆偏振光起偏需求。本发明的技术方案如下本发明采用一个宽频透射的线起偏器和两个波片组成一个圆偏器，其特征是波片采用“零级”云母波片，两个波片延迟量相同，且延迟量取值范围在45° 135°间；线起偏器是空气隙式方解石起偏器，能够保证足够的光谱透射范围；入射光经线起偏器、第一波片、第二波片后出射，按照波长和器件方位角匹配条件，旋转调整线起偏器和波片的方位来选择适宜的波长；线起偏器和波片的方位调整是绕入射光线完成的，器件间前后相对位置和方位不变，调整过程中不影响入射光方向。本发明对波片延迟量的具体取值数没有规定，但在规定的取值范围内取值的差别会改变使用波长段的位置；通常使用波长段的宽度为700nm，实际宽度会随波片延迟量的不同有所改变；本发明适宜于光波长400nm 2500nm范围内的器件设计。
图I是本发明的结构位置示意图。
图2是本发明的装配示意图(纵剖面示意图)标号说明P线偏光起偏器、I第一波片、2第二波片、3线起偏器度盘架、4基体、5波片度盘架、X线起偏器偏振方向、Z光线方向、Y直角坐标系y轴方向、Θ I第一波片快轴方位角、92第二波片快轴方位角。
具体实施例方式
由图I、图2所示，本发明圆偏振光起偏器由线起偏器(P)、第一波片(I)和第二波片(2)组合而成，三器件在光线方向(Z)上间隔开来，且做到同轴旋转。选择一大尺寸的云母波片，其延迟量符合所设计的波段要求，将其快轴方向选定后，横向切开成为两个延迟量完全相同的第一波片(I)和第二波片(2)，然后将第一波片(I)固定装配在圆偏器基体(4)中，并在基体(4)上标注出第一波片(I)快轴方向所在的位置，此方向位置的标注线一定刻画在圆偏器基体(4)的直径上，以此参考定位起偏器和波片间的方位角；线起偏器度盘架
(3)、基体(4)和波片度盘架(5)同轴，线起偏器度盘架(3)和波片度盘架(5)均与基体(4)动态连接，且相对旋转；分别将线起偏器(P)的偏振方向和第二波片(2)的快轴方向对正第一波片快轴方向，并使线起偏器(P)和第二波片(2)分别固定在各自的度盘架上，标定好各自的度盘数值。按照波长与器件方位角匹配条件，旋转线偏振器度盘架(3)角度和波片度盘架(5)角度到相应位置，就可在输出光路中获得一个对应波长的圆偏振光。实施例延迟量为100°的云母波片(632. 8nm下测量结果)，旋转线偏振器度盘架
(3)使起偏器偏振方向与第一波片(I)的快轴方向成5. 1°，与第二波片(2)的快轴方向成49. 2°，此时可获得791nm的圆偏振光输出；如果旋转线偏振器度盘架(3)使起偏器偏振方向与第一波片(I)的快轴方向成10. 7°，与第二波片(2)的快轴方向成51. 9°，此时904nm的输出光就是圆偏振光；改变两波片快轴与线偏振器偏振方向间的方位角，可致470nm 1400nm范围内任意一波长的光成为圆偏振光。本产品主要用途应用在光学系统中获取圆偏振光，特别适合分离多波长光源系统使用，可节省圆偏器的重复配置费用；本产品也可以作为椭圆偏振光起偏器使用，其优点是捕偏率可调。
权利要求
1.一种旋转可调式圆偏振光起偏器，它包括器件间的组合方式和器件，其特征在于所述的组合方式是线偏振器(P)、波片(I)、波片(2)依次排列；所述器件波片(I)和波片(2)为延迟量完全相同的云母晶体片，晶体片延迟量是在45° 135°间的“零级”波片；所述器件线偏振器(P)是方解石晶体偏光棱镜，为空气隙型设计。
全文摘要
本发明涉及一种旋转可调式圆偏振光起偏器，它解决了光源波长发生变化后的圆偏振光起偏问题，它包括线偏振器与波片的组合方式及器件特性选择，所述波片是相位延迟量在45°～135°间的“零级”云母波片，所述线偏振器是方解石空气隙型偏光棱镜，透射光谱范围400nm～2800nm。将偏光棱镜与两个延迟量完全一致的波片依次按照棱镜/波片/波片次序排列，根据波长和器件方位角匹配条件，同轴旋转线偏振器和波片方位，不同方位角对应不一样波长的圆偏振光输出。本发明对波片延迟量的具体取值没有要求，但在规定的取值范围内取值的差别会改变使用波长段的位置；通常使用波长段的宽度为700nm；本发明适应于400nm～2500nm波长范围内的设计。
文档编号G02B27/28GK102879913SQ20111019214
公开日2013年1月16日 申请日期2011年7月11日 优先权日2011年7月11日
发明者宋连科 申请人:宋连科