本发明涉及光学偏振器件，具体为一种低损耗深紫外正交偏振棱镜。
背景技术：
1、偏振棱镜是光学系统中用于分离或控制不同偏振态光的重要器件。在紫外波段，尤其是深紫外区(150–360nm)，高效率偏振分离器件需求显著增加。其广泛应用于光刻、激光测量及科学实验等高精度场景。然而，深紫外光子能量高，对材料透过率和结构设计提出更严苛要求，尤其在损耗控制和体积集成方面，现有方案仍存在显著瓶颈。
2、当前主流深紫外偏振器件多基于ca3(bo3)2、α-bbo等双折射晶体，采用双晶胶合或空气隙组合结构，例如，专利cn201010601239.6提出一种长方体“汉堡式”结构，α-bbo和lif晶体并置，虽然具备一定透过性能，但体积庞大，光程长，内部损耗不可忽视，又如专利cn201120241418.3，以两块直角三角棱镜胶合形成，结构简化但输出光路不可控，偏振方向未正交，限制实用性，cn201110377795.4中提出用深化光胶固定双折射晶体，固然便于装配，却在紫外高能照射下存在胶层老化和吸收增强风险。
3、其他类似设计也未突破核心难题，cn201811546251.4通过光胶结合α-bbo与clbo晶体，稳定性较差，易脱胶，专利cn202102135u采用同构双晶结构，虽角度对称，但偏振分离效率受限，cn202122682099.6引入li2b4o7与石英晶体混合结构，试图平衡损耗与透过率，实测中仍未显优势。多数方案中光轴方向不优化，p/s光输出方向杂乱，系统调光复杂，实用性不足。
4、综上，现有深紫外偏振棱镜普遍面临三个核心问题：一是晶体路径长，材料吸收显著，透过率低；二是粘接结构易老化，降低长期稳定性；三是偏振光输出方向不理想，无法实现正交、同步应用。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种低损耗深紫外正交偏振棱镜，解决了现有双折射偏振棱镜因现有棱镜双折射晶体在深紫外波段吸收损耗较大，以及难以正交输出的问题。
2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种低损耗深紫外正交偏振棱镜，包括：
3、左侧棱镜、右侧棱镜和空气隙或其他低折射率材料，所述低折射率材料包括氟化镁，所述左侧棱镜为双折射晶体材料，右侧棱镜为各向同性材料；两侧棱镜的斜面通过机械固定或密封胶封装；
4、所述棱镜仅包含一块双折射晶体材料的直角棱镜，使对应波长的光损耗较小；
5、通过双折射晶体直角棱镜、各项同性材料直角棱镜、空气隙或低折射率的特殊参数设计，可以使非线偏振深紫外光经过本偏振棱镜后，可以使两个不同偏振方向的光相互垂直输出。
6、优选的，所述双折射晶体材料为负单轴晶体，选自α-bbo晶体、β-bbo晶体、ca3(bo3)2晶体或cslib6o10晶体中的一种，其适用波长范围为150nm至360nm，该双折射晶体的入射面和出射面可以镀对应激光波长的增透膜。
7、优选的，双折射晶体材料的光轴方向平行于棱镜的入射面，即入射光与出射光所在平面，且垂直于光传播方向。
8、优选的，所述左侧双折射晶体棱镜的顶角α满足：当光线从左侧棱镜表面垂直入射时，e光出射至空气隙(或低折射率材料)的光线到达右侧棱镜表面时，对于右侧棱镜的入射角为右侧棱镜材料的布儒斯特角，可通过以下公式计算：
9、
10、θb＝arctg(n1)；
11、其中，n1为右侧各向同性晶体折射率，θb为其布儒斯特角，ne为左侧双折射晶体材料的e光折射率。
12、优选的，所述左侧棱镜的底角β满足：当光线从左侧棱镜表面垂直入射时，o光经过b、a两面全反射到c面时，出射光线方向与原光线垂直，并通过以下公式计算：
13、sin(2α-β)·no＝cosβ；
14、其中，no为左侧双折晶体折射率o光折射率，α为双折射晶体顶角。
15、优选的，所述顶角α的范围为其晶体材料对应激光波长的o光全反射角和e光全反射角之间，即保证o光在b面发生全反射，而e光在b面透射。
16、优选的，所述各向同性材料选自熔融石英sio2、氟化钙caf2、氟化钡baf2或氟化镁mgf2中的一种，其在190nm波段的折射率范围为1.35至1.57，所述各向同性材料晶体，左侧顶角满足：与左侧双折射晶体棱镜顶角α互余。
17、优选的，所述各向同性材料晶体，底角β′满足：当光线从左侧以布儒斯特角入射到晶体内部，经过晶体折射从b’面出射时，光线方向为水平，并通过以下公式计算：
18、
19、其中，n1表示各向同性晶体右棱镜的折射率。
20、优选的，所述空气隙或低折射率材料的厚度为0.01mm至1mm，且两侧棱镜的斜面平行度误差小于30角秒，所述右侧棱镜的出射面可以镀深紫外增透膜。
21、优选的，所述棱镜的消光比优于5×10-6，整体透过率大于85％。
22、本发明提供了一种低损耗深紫外正交偏振棱镜。具备以下有益效果：
23、1、本发明采用单块双折射晶体+各向同性晶体+低折射率材料的复合棱镜结构，显著缩短双折射材料在光路中的长度，从源头压缩吸收路径，达到了在深紫外波段有效降低整体材料吸收损耗、提升系统透过率的技术效果，区别于现有技术中需使用两块双折射晶体拼接或胶合结构，本方案解决了光程长导致的穿透损耗高、器件厚重的问题，系统更紧凑，适应性更强。
24、2、本发明通过严格控制双折射晶体顶角，使e光以布儒斯特角入射至右侧晶体，实现界面反射最小化，这一几何设计手段带来透过率的大幅提升，尤其在200nm以下波段表现更为明显，相比于传统设计中忽略布儒斯特条件，导致两材料界面存在不可忽略反射损耗的做法，本发明精准匹配角度参数，解决了界面能量反射高、利用率差的问题。
25、3、本发明在双折射棱镜与各向同性棱镜的几何设计中，采用非对称角度搭配方式，使得o光全反射路径与e光透射路径分离，最终在出射端形成互为垂直的p光与s光，该结构有效实现了偏振光的空间正交输出，区别于现有技术中两个偏振方向输出角度重叠或非正交的结构设计，本方案突破了偏振方向不可控、输出耦合效率低的瓶颈，适用于空间分离需求的高端光学应用场景。
1.一种低损耗深紫外正交偏振棱镜，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种低损耗深紫外正交偏振棱镜，其特征在于，所述双折射晶体材料为负单轴晶体，选自α-bbo晶体、β-bbo晶体、ca3(bo3)2晶体或cslib6o10晶体中的一种，其适用波长范围为150nm至360nm，该双折射晶体的入射面和出射面可以镀对应激光波长的增透膜。
3.根据权利要求1所述的一种低损耗深紫外正交偏振棱镜，其特征在于，双折射晶体材料的光轴方向平行于棱镜的入射面，即入射光与出射光所在平面，且垂直于光传播方向。
4.根据权利要求1所述的一种低损耗深紫外正交偏振棱镜，其特征在于，所述左侧双折射晶体棱镜的顶角α满足：当光线从左侧棱镜表面垂直入射时，e光出射至空气隙(或低折射率材料)的光线到达右侧棱镜表面时，对于右侧棱镜的入射角为右侧棱镜材料的布儒斯特角，可通过以下公式计算：
5.根据权利要求1所述的一种低损耗深紫外正交偏振棱镜，其特征在于，所述左侧棱镜的底角β满足：当光线从左侧棱镜表面垂直入射时，o光经过b、a两面全反射到c面时，出射光线方向与原光线垂直，并通过以下公式计算：
6.根据权利要求4所述的一种低损耗深紫外正交偏振棱镜，其特征在于，所述顶角α的范围为其晶体材料对应激光波长的o光全反射角和e光全反射角之间，即保证o光在b面发生全反射，而e光在b面透射。
7.根据权利要求6所述的一种低损耗深紫外正交偏振棱镜，其特征在于，所述各向同性材料选自熔融石英sio2、氟化钙caf2、氟化钡baf2或氟化镁mgf2中的一种，其在190nm波段的折射率范围为1.35至1.57，所述各向同性材料晶体，左侧顶角满足：与左侧双折射晶体棱镜顶角α互余。
8.根据权利要求1所述的一种低损耗深紫外正交偏振棱镜，其特征在于，所述各向同性材料晶体，底角β′满足：当光线从左侧以布儒斯特角入射到晶体内部，经过晶体折射从b’面出射时，光线方向为水平，并通过以下公式计算：
9.根据权利要求1所述的一种低损耗深紫外正交偏振棱镜，其特征在于，所述空气隙或低折射率材料的厚度为0.01mm至1mm，且两侧棱镜的斜面平行度误差小于30角秒，所述右侧棱镜的出射面可以镀对应激光波长的增透膜。
10.根据权利要求1所述的一种低损耗深紫外正交偏振棱镜，其特征在于，所述棱镜的消光比优于5×10-6，整体透过率大于85％。