两根单螺旋线栅20之间的间距为200nm。其中，图3中的CS表示单螺旋线栅20的一个螺旋周期，CD表示单螺旋线栅20的螺旋直径，SD表示一根单螺旋线栅20的直径，CW表示相邻两根单螺旋线栅20之间的间距。通过实验得到本实施例提供的圆偏振光分束器的透光特性曲线图5，从而可以得出本实施例可透过的圆偏振光的波长的范围在0.6-0.86 μ m，圆偏振光的平均透过率为80%，通过实验还得到了分光特性曲线图6，由分光特性曲线图6可知，该圆偏振光分束器的分光比为1:0.029，分光角40为23.6度。如图4所不，在使用该圆偏振光分束器时，圆偏振光从分束器的螺旋线栅阵列的一侧垂直入射，两束光从另一侧透射，其中一束透射光按原方向传输，另一束透射光与其存在一个夹角，该夹角即为分光角40，由此实现对圆偏振光的分束，这两束透射光的光强之比即为分光比。该圆偏振光分束器能够保证入射光与主透射光之间无横向偏移，另外本发明的单螺旋线栅的尺寸均是纳米级别的，器件结构简单、易于制备、易于集成，适用于偏振分光、光纤通信、光电检测等领域，且能够获得较高的分光比。
[0049]实施例2
[0050]本实施例与实施例1相似，其相同部分不再赘述，二者的区别在于:本实施例中单螺旋线栅20的直径为30nm，任意两根单螺旋线栅20之间的间距为190nm。如图7和图8所不，本实施例的圆偏振光分束器可透射的圆偏振光的波长范围为0.6-0.86 μm,圆偏振光的平均透过率为77 %，分光比为1:0.029，分光角40为24.7度。
[0051]实施例3
[0052]本实施例与实施例1相似，其相同部分不再赘述，二者的区别在于:在本实施例中，单螺旋线栅20的直径为30nm，任意两根单螺旋线栅20之间的间距为250nm，如图9和图10所不，本实施例的圆偏振光分束器可透射的圆偏振光的波长范围为0.6-0.86 μm，圆偏振光的平均透过率为86%，分光比为1:0.029，分光角40为19.3度。
[0053]实施例4
[0054]本实施例与实施例1相似，其相同部分不再赘述，二者的区别在于:在本实施例中，单螺旋线栅20的直径为40nm，任意两根单螺旋线栅20之间的间距为190nm，图11和图12所不，本实施例的圆偏振光分束器可透射的圆偏振光的波长范围为0.6-0.86 μm，圆偏振光的平均透过率为77%，分光比为1:0.028，分光角40为24.7度。
[0055]实施例5
[0056]本实施例与实施例1相似，其相同部分不再赘述，二者的区别点在于:在本实施例中，单螺旋线栅20的直径为40nm，任意两根单螺旋线栅20之间的间距为250nm，图13和图14所不，本实施例的圆偏振光分束器可透射的圆偏振光的波长范围为0.6-0.86 μm，圆偏振光的平均透过率为86%，分光比为1:0.028，分光角40为19.3度。
[0057]如图15至图19所示，本发明还提供了上述圆偏振光分束器的制造方法，包括步骤:S1，在基板10表面沉积导电膜50，其中基板10有石英玻璃制成；S2，在导电膜50上旋涂光刻胶60 ;S3，通过深紫外相干刻蚀，在光刻胶60中形成多组空气隙组，多组空气隙组成阵列分布，每组空气隙组包括8个螺旋状的空气隙70，并保证空气隙组的总数不少于106组，且空气隙70的旋向相同；每个空气隙70均为纳米级别，且每个空气隙70的螺旋周期为2周，每个旋转周期的长度为200nm，空气隙70的螺旋直径为100纳米，任意两个空气隙70之间的间距为190-250nm，每个空气隙组中的第一个空气隙70的初始旋转角为0度，后一个空气隙相对于前一个空气隙旋转22.5度设置，空气隙70均为几十纳米级别；S4，通过电化学沉积在空气隙70中沉积铝材料，每个空气隙70内形成一根单螺旋线栅20 ;S5，除去多根单螺旋线栅20之间的光刻胶60，即得到圆偏振光分束器。
[0058]在制作圆偏振光分束器时，通过调整和优化单螺旋线栅20的参数，如:单螺旋线栅20的直径、任意两根单螺旋线栅20之间的间距等，本发明的可透射的波长的范围达到
0.6-0.86 μ m，圆偏振光的透过率可达到86%，分光比可达到1:0.029，分光角40可达24.7度。
[0059]综上所述，本发明提供的圆偏振光分束器结构简单、易于集成和制备，适用于偏振分光、光纤通信、光电检测等领域，与传统晶体双折射型分束器相比，本发明的能够获得较高的分光比，并能够保证入射光与主透射光之间无横向偏移。
[0060]最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
【主权项】
1.一种圆偏振光分束器，其特征在于:包括基板和螺旋线栅，所述螺旋线栅的数量为多组，多组所述螺旋线栅均垂直的设于所述基板上且成阵列分布，每组所述螺旋线栅包括8根单螺旋线栅，8根所述单螺旋线栅旋向相同且设于同一直线上，且8根所述单螺旋线栅的初始旋转角依次增大22.5度，每组所述螺旋线栅中的第一根单螺旋线栅的初始旋转角为0度。2.根据权利要求1所述的圆偏振光分束器，其特征在于:每根所述单螺旋线栅的螺旋周期等于2周。3.根据权利要求2所述的圆偏振光分束器，其特征在于:每根所述单螺旋线栅的一个螺旋周期的长度为200nm。4.根据权利要求1所述的圆偏振光分束器，其特征在于:每根所述单螺旋线栅的直径为30nm至40nm，螺旋直径为lOOnm。5.根据权利要求1所述的圆偏振光分束器，其特征在于:所述螺旋线栅的数量不少于106 组。6.根据权利要求1所述的圆偏振光分束器，其特征在于:任意相邻的两根单螺旋线栅之间的间距为L，190nm彡L彡250nm。7.根据权利要求1所述的圆偏振光分束器，其特征在于:所述单螺旋线栅由金属铝制成。8.根据权利要求1所述的圆偏振光分束器，其特征在于:所述基板由石英玻璃制成。9.根据权利要求1所述的圆偏振光分束器，其特征在于:所述基板上设有导电膜，所述螺旋线栅与所述基板通过导电膜连接。10.一种圆偏振光分束器的制造方法，其特征在于:包括步骤: S1，在基板表面沉积导电膜； S2，在导电膜上旋涂光刻胶； S3，通过深紫外相干刻蚀，在光刻胶中形成多个成阵列分布的空气隙组，每个空气隙组包括8个旋向相同且设于同一直线上的螺旋状的空气隙，每个空气隙组中的第一个空气隙的初始旋转角为0度，后一个空气隙相对于前一个空气隙旋转22.5度设置，所述空气隙均为几十纳米级别； S4，通过电化学沉积在空气隙中沉积铝材料，每个空气隙内形成一根单螺旋线栅； S5，除去多根单螺旋线栅之间的光刻胶。
【专利摘要】本发明涉及一种圆偏振光分束器及其制作方法，包括基板和螺旋线栅，螺旋线栅的数量为多组，多组螺旋线栅均垂直的设于基板上且成阵列分布，每组螺旋线栅包括8根单螺旋线栅，8根单螺旋线栅旋向相同且设于同一直线上，且8根单螺旋线栅的初始旋转角依次增大22.5度，每组螺旋线栅中的第一根单螺旋线栅的初始旋转角为0度。当圆偏振光从螺旋线栅阵列的一侧垂直入射，两束光从分束器的另一侧透射，一束透射光按原方向传输，另一束与其存在一个分光角，该结构的圆偏振光分束器允许通过的圆偏振光的波长可达到0.6-0.86μm，圆偏振光的透过率可达86％，分光比可达1:0.0029，分光角可达24.7度。
【IPC分类】G02B27/28
【公开号】CN105404013
【申请号】CN201510849866
【发明人】汤亿则, 徐志强, 黄红兵, 郑伟军, 毛秀伟, 贺琛, 彭瑶, 郑宁华, 何东, 章振海, 杨德明, 叶君华, 刘黎军, 王铭, 乐俊伟, 马骁, 李勃, 谷丰强, 马静雅, 曾次玲, 梁野, 陈贵凤, 高明慧, 马力, 陈茂源, 田东博, 杨军, 刘立国, 王娇, 罗海青, 建佳宜
【申请人】北京科东电力控制系统有限责任公司
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年11月27日