专利名称：双反射偏光分束方法及偏光分束棱镜的制作方法
技术领域：
本发明公开了一种双反射偏光分束方法及偏光分束棱镜，属于光学器件技术领域。
背景技术：
偏光器件是激光技术和偏光应用技术领域中的重要器件，偏光分束棱镜是偏光器件的一个重要门类。其研究与开发对光通信、光信息处理、光学测试、激光技术及光计算等现代光学技术的发展具有重要意义。本发明做出以前，常规偏光器件功能单一化，不能将起偏、分束和光束转向等多种功能集于一体，给实验与应用带来诸多不便。激光和光调制应用技术发展和新的应用领域的开拓，对偏光分束棱镜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(优于10-6)，以适应高技术和精密测试应用的需要。(2)要求器件多功能，以利于仪器设备及实验装置的简单化和小型化，从而提高其可靠性和价质比。
目前常用的偏光分束棱镜主要有根据多层介质膜内干涉效应研制的薄膜型偏光分束棱镜和根据双折射晶体的双折射效应研制的透射型偏光分束棱镜两大类。前者结构简单，体积小，但消光比、透射比等主要技术指标较低(一般为10-3和80％)，应用受到一定限制；后者虽指标较为先进，但功能单一，亦显不足。因此研制一类既具较高的性能指标又可实现多种功能的偏光分束器件，以满足现代科技发展需要，是十分必要的。
发明内容
本发明提供一种具有较高的性能指标，可实现多种功能的双反射偏光分束方法及偏光分束棱镜。
本发明所述的偏光分束方法，其机理是光在各向异性晶体中传播，当光达到晶体内界面，就会发生双反射，分成两束振动方向相互垂直的平面偏振光，常称o光和e光，当入射角超过临界角时，入射光被全部全内双反射而无光能损失，这是双反射分束透射比和消光比高的原因。分解后的o、e两光束经分界面BD进入第二块晶体棱镜，由于晶体各向异性的存在，两块棱镜光轴方位的变化，相对两晶体棱镜o、e光要互换，即相对第二块棱镜原来的o光变成e光，原来的e光变成o光，折射的结果使两束平面偏振光的分束角再扩大，最后经出射端面折射进入空气，使两光束平面偏振光再一次向相反方向偏折，其分束角进一步扩大，从而棱镜参数得到较大的改善。很显然这里采用的双反射型复式结构设计决定了该类器件具有功能多，消光比高，分束角大等许多优点。
偏光分束棱镜的技术特征包括两个方面①采用双反射式结构设计，利用入射光在晶体界面上的全内双反射完成起偏、分束，从而实现了器件起偏、分束及光束转向等多种功能的一体化，有效地解决了传统器件功能单一问题，极大地拓宽了该类器件的应用范围，特别是用于大功率折叠腔激光器的研制、光学调制、光开关及测试仪器小型化设计中更具优越性。②采用复式棱镜形式，双反射与双折射相结合，进行两次起偏、分束，保证了棱镜主要技术参数消光比、分束角、视场角等较之常规器件更先进，从而很好地满足了高技术与精密测量中对偏光分束器件高消光比、大分束角的要求。
以下详细介绍发明的构成一种双反射偏光分束方法，其特征是将光束射入晶体界面上，经由晶体界面上的全内双反射将光束分成两束振动方向相互垂直的平面偏振光，由出射端面射出。
一种单元式双反射偏光分束棱镜由单块单轴晶体组成的棱镜构成，其特征是其光轴与入射端面垂直，入射端面与反射面的夹角为45°。
一种复式双反射偏光分束棱镜由两块单轴晶体组成的棱镜构成，其特征是其光轴与入射端面垂直，入射端面与出射面的夹角为90°，两块单轴晶体的胶合面与反射面相对，两块单轴晶体的接合面与入射端面之间的夹角为钝角。
一种复式双反射偏光分束棱镜由两块单轴晶体组成的棱镜构成，其特征是其光轴与入射端面垂直，入射端面与出射面的夹角为90°，两块单轴晶体的胶合面与反射面相对，两块单轴晶体的接合面与入射端面之间的夹角为锐角。
本发明工作时，光束垂直于入射面射入，经过反射面转向90°度，并分束成两束沿不同方向传播的平面偏振光，穿过两块单轴晶体的胶合面，由出射面射出。
本发明根据双折射晶体的双反射性质设计研制的一类全新的偏光分束器件，其特点是结构新颖，棱镜采用了二次起偏分束方法。指标先进，独特的结构形式和分束方法，具有较高的技术指标，其主要技术指标消光比优于10-6，分束角最大可达24°以上，较之传统器件(如洛匈、渥拉斯顿等棱镜)的消光比10-5有较大的提高，分束角增加近1.5倍。功能多，实用性强，具有起偏、分束、光束换向多种功能，这是优于常规偏光分束器件的另一重要特征。正是这些特点，使该类器件的应用较之常规器件更广泛，它们不仅适用于普通的偏振分束，而且更适用于光束需要转向的许多偏振分束应用，此时它可同时完成多个器件的功能，从而使实验装置简单化和小型化，进一步提高了其技术性能和可靠性。这在激光技术、光学测试、光学调制等应用技术领域中具有极为重要的实际意义，并已发挥了重要作用。①结构新颖棱镜采用了新的结构形式和起偏分束方法一一复式双反射结构和二次起偏分束方法。②指标先进独特的结构形式和分束方法，决定了本发明具有较高的技术指标，其主要技术指标消光比优于10-6，分束角最大可达24°以上，较之传统器件<如洛匈、渥拉斯顿等棱镜)的消光比10-5有较大的提高，分束角增加近1.5倍。③功能多，实用性强本发明同时具有起偏、分束、光束换向多种功能，这是优于常规偏光分束器件<通常仅具有起偏、分束功能>的另一重要特征。正是这一特点，使该类器件的应用较之常规器件更广泛，它们不仅适用于普通的偏振分束，而且更适用于光束需要转向的许多偏振分束应用，此时它可同时完成多个器件的功能，从而使实验装置简单化和小型化，进一步提高了其技术性能和可靠性。这在激光技术、光学测试、光学调制等应用技术领域中具有极为重要的实际意义，并已发挥了重要作用。
图1是本发明实施例1的结构示意图。
图2是本发明实施例2的结构示意图。
图3是本发明实施例3的结构示意图。
具体实施例方式
本发明的实施例参见附图1。一种单元式双反射偏光分束棱镜由单块单轴晶体组成的棱镜构成，其特征是其光轴与入射端面垂直，入射端面与反射面的夹角为45°。棱镜材料为冰洲石晶体，两端面镀增透膜。
本发明的实施例参见附图2。一种复式双反射偏光分束棱镜由两块单轴晶体组成的棱镜构成，其特征是其光轴与入射端面垂直，入射端面与出射面的夹角为90°，两块单轴晶体的胶合面与反射面相对，两块单轴晶体的胶合面与入射端面之间的夹角为钝角。棱镜材料为冰洲石晶体，两端面镀增透膜。
本发明的实施例参见附图3。一种复式双反射偏光分束棱镜由两块单轴晶体组成的棱镜构成，其特征是其光轴与入射端面垂直，入射端面与出射面的夹角为90°，两块单轴晶体的胶合面与反射面相对，两块单轴晶体的胶合面与入射端面之间的夹角为锐角。棱镜材料为冰洲石晶体，两端面镀增透膜。
权利要求
1.一种双反射偏光分束方法，其特征是将光束射入晶体界面上，经由晶体界面上的全内双反射将光束分成两束振动方向相互垂直的平面偏振光，由出射端面射出。
2.一种单元式双反射偏光分束棱镜由单块单轴晶体组成的棱镜构成，其特征是其光轴与入射端面垂直，入射端面与反射面的夹角为45°。
3.一种复式双反射偏光分束棱镜由两块单轴晶体组成的棱镜构成，其特征是其光轴与入射端面垂直，入射端面与出射面的夹角为90°，两块单轴晶体的胶合面与反射面相对，两块单轴晶体的接合面与入射端面之间的夹角为钝角。
4.一种复式双反射偏光分束棱镜由两块单轴晶体组成的棱镜构成，其特征是其光轴与入射端面垂直，入射端面与出射面的夹角为90°，两块单轴晶体的胶合面与反射面相对，两块单轴晶体的接合面与入射端面之间的夹角为锐角。
全文摘要
本发明公开了一种双反射偏光分束方法及偏光分束棱镜，属于光学器件技术领域。提供了一种具有较高的性能指标，可实现多种功能的双反射偏光分束方法及偏光分束棱镜。其特点是将光束射入晶体界面上，经由晶体界面上的全内双反射将光束分成两束振动方向相互垂直的平面偏振光，由出射端面射出。偏光分束棱镜由单块及两块单轴晶体组成的棱镜构成，其特征是其光轴与入射端面垂直，入射端面与反射面的夹角为45°及90°。它可同时完成多个器件的功能，从而使实验装置简单化和小型化，进一步提高了其技术性能和可靠性。这在激光技术、光学测试、光学调制等应用技术领域中具有极为重要的实际意义。
文档编号G02B5/04GK101046555SQ20061004340
公开日2007年10月3日 申请日期2006年3月29日 优先权日2006年3月29日
发明者李国华, 赵明山, 吴福全 申请人:曲阜师范大学激光研究所