CN100462752C - 组合光学元件全息图制作装置 - Google Patents
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Abstract
组合光学元件全息图制作装置，涉及一种组合光学元件以及组合元件全息图的制作设备，提供一种组合光学元件以及制作该元件中三个全息图的光学系统装置。组合光学元件以硬质不透明材料为基板，基板上设有3个对称排列的全息图，全息图之间相隔120°并与基板中心同距。全息图制作装置设有激光器、分光镜、反射镜、2个扩束空间滤波器、准直透镜和全息记录干版，分光镜将激光器输出光束分成二束光，分别作为物光和参考光，分光镜设于激光器输出端；反射镜设于分光镜的反射光光路上，2个扩束空间滤波器设于分光镜透射光和反射镜反射光光路上；准直透镜设于反射镜反射光扩束滤波的扩束空间滤波器的输出光路上；干版设于平行物光和参考光的光路上。
Description
技术领域
本发明涉及一种组合光学元件以及组合元件全息图的制作设备，尤其是涉及一种可在单束球面波的照射下产生三束平行光并以特定角度会合而产生干涉，形成二维六角或三维六角层叠图案，并可用于制作二维六角和三维六角层叠光子晶体的组合光学元件的结构及元件中所包含的全息图的制作装置。
背景技术
与其它结构的二维光子晶体相比较，由于六角结构的二维光子晶体具有最完全的二维光子禁带，因此二维六角光子晶体的制作和应用是近十年来世界物理学界的研究热点。目前已报道的二维六角光子晶体的应用有：光子晶体LED、光子晶体激光器、光子晶体波导、光子晶体探测器等。制作二维六角光子晶体的方法有多种，但只有采用多光束干涉的全息方法能够廉价、快速且大面积地制作光子晶体。二维六角光子晶体的全息制作需要三束激光干涉。到目前为止由于技术问题，已报道的最大光子晶体面积只有1cm2。
三维六角层叠光子晶体是目前国际上研究最多的一种三维光子晶体结构，其特例fcc结构具有最完全的三维光禁带。用全息方法制作的三维六角层叠光子晶体可以作为模版来翻制出高折射率对比度的光子晶体。这种光子晶体结构需要四束光干涉形成。
用全息方法制作以上二种光子晶体的关键问题在于如何用最简便的方法将一束激光转变成三束或四束大面积平行光束并以特定方向传播。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可在单束球面波激光的照射下产生三束或四束以特定方向传播的平面波，可干涉形成具有一定晶格常数的二维六角或三维六角层叠晶格图案，可应用于制作光子晶体的无透镜光学装置中使整个光子晶体制作系统紧凑、简单，并能制作面积为十几平方厘米以上的光子晶体的组合光学元件。
本发明的另一目的在于提供一种制作上述组合光学元件全息图的光学装置。
本发明所述的组合光学元件以硬质不透明材料为基板，在基板上设置有3个对称排列的全息图，全息图之间相隔120°并与基板中心有相同距离。
基板上设有3个孔，3个孔环绕基板中心对称排列，3个孔之间相隔120°并与基板中心有相同距离。3个孔用于缀入3个对称排列的全息图。
基板上可设有4个孔，其中3个孔环绕基板中心对称排列，3个孔之间相隔120°并与基板中心有相同距离，3个孔用于缀入全息图，由3个全息图的重现光构成三束光；另1个孔设在基板中心，以产生四光束干涉，由此可制作具有三维六角层叠结构的全息光子晶体。
组合光学元件上的全息图可通过组合光学元件全息图制作装置制成，本发明所述的组合光学元件全息图制作装置设有激光器、分光镜、反射镜、2个扩束空间滤波器、准直透镜和全息记录干版。激光器作为系统光源，分光镜用于将激光器输出的光束分成二束光，分别作为物光和参考光，分光镜设于激光器的输出端；反射镜设于分光镜的反射光(物光)光路上，2个扩束空间滤波器分别用于将分光镜的透射光和反射镜的反射光扩束，2个扩束空间滤波器分别设于分光镜透射光(参考光)光路上和反射镜反射光(物光)光路上；准直透镜用于将物光转变为平行物光，准直透镜设置于反射镜反射光扩束滤波的扩束空间滤波器的输出光路上；全息记录干版用于记录干涉图案，全息记录干版设于平行物光和参考光的光路上，平行物光与系统光轴的夹角为θ，θ由所制作光子晶体对晶格常数的要求而自行确定。
本发明的突出优点在于组合光学元件的大小不受限制，所以可以做得很大，即组合光学元件中的全息图可以做得很大。由于全息图的大小决定了所形成的光子晶体的大小，因此采用该组合光学元件能制作面积为十几平方厘米以上的二维六角或三维六角层叠光子晶体。
附图说明
图1为本发明实施例的组合光学元件结构组成示意图。
图2为本发明实施例的组合光学元件的基板的开孔示意图。
图3为本发明实施例的组合光学元件全息图制作装置结构示意图。
具体实施方式
以下实施例将结合附图对本发明作进一步的说明。
参见图1和图2，本发明实施例的组合光学元件的基板1上设置有3个对称排列的全息图2，全息图2之间相隔120°并与基板1的中心有相同距离D。组合光学元件的基板1可采用硬质不透明材料制成。在基板1上可设有4个孔，其中3个孔13环绕基板1中心对称排列，3个孔13之间相隔120°，孔中心与基板中心有相同距离D，3个孔13用于缀入全息图，由3个全息图的重现光构成三束光；另1个孔(称为中心孔)12设在基板中心，以产生四光束干涉，由此可制作具有三维六角层叠结构的全息光子晶体。
当需要制作具有二维六角结构的全息光子晶体时，可将中心孔12遮挡。
参见图3，组合光学元件全息图制作装置设有激光器3、分光镜4、反射镜5、2个扩束空间滤波器6与7、准直透镜8和全息记录干版9。激光器3作为系统光源，分光镜4用于将激光器3输出的光束分成二束光，分别作为物光和参考光，分光镜4设于激光器3的输出光路上。反射镜5设于分光镜4的物光(反射光)光路上，2个扩束空间滤波器6与7分别用于将分光镜4的透射光和反射镜5的反射光扩束，2个扩束空间滤波器6与7分别设于分光镜4的参考光(透射光)光路上和反射镜5的物光(反射光)光路上。准直透镜8用于将物光转变为平行物光，准直透镜8设置于设在反射镜5反射光扩束滤波的扩束空间滤波器6的输出光路上；全息记录干版9用于记录干涉图案，全息记录干版9设于平行物光和参考光的光路上，干版中心与光轴问隔D；平行物光与系统光轴的夹角为θ，θ由所制作光子晶体对晶格常数的要求而自行确定。
参见图1和图3，组合光学元中3个全息图2的中心至组合光学元中心之间的距离与全息图制作装置中全息记录干版9的中心至系统光轴之间的距离相同。
Claims (2)
1.一种组合光学元件，其特征在于以硬质不透明材料为基板，在基板上设置有3个对称排列的全息图，所述全息图是采用全息图制作装置制作，全息图之间相隔120°并且它们到基板中心的距离相同，基板上设有3个孔，3个孔环绕基板中心对称排列，3个孔之间相隔120°并且它们到基板中心的距离相同，所述3个孔用于缀入全息图，所述全息图制作装置设有激光器、分光镜、反射镜、2个扩束空间滤波器、准直透镜和全息记录干版，激光器作为系统光源，分光镜用于将激光器输出的光束分成二束光，分别作为物光和参考光，分光镜设于激光器的输出端；反射镜设于分光镜的反射光光路上，2个扩束空间滤波器分别用于将分光镜的透射光和反射镜的反射光扩束，2个扩束空间滤波器分别设于分光镜透射光光路上和反射镜反射光光路上；准直透镜用于将物光转变为平行物光，准直透镜设置于用于反射镜反射光扩束滤波的扩束空间滤波器的输出光路上；全息记录干版用于记录干涉图案，全息记录干版设于平行物光和参考光的光路上。
2.一种组合光学元件，其特征在于以硬质不透明材料为基板，在基板上设置有3个对称排列的全息图，所述全息图是采用全息图制作装置制作，全息图之间相隔120°并且它们到基板中心的距离相同，基板上设有4个孔，其中3个孔环绕基板中心对称排列，3个孔之间相隔120°并与基板中心有相同距离，所述3个孔用于缀入全息图，另外1个孔设在基板中心，所述全息图制作装置设有激光器、分光镜、反射镜、2个扩束空间滤波器、准直透镜和全息记录干版，激光器作为系统光源，分光镜用于将激光器输出的光束分成二束光，分别作为物光和参考光，分光镜设于激光器的输出端；反射镜设于分光镜的反射光光路上，2个扩束空间滤波器分别用于将分光镜的透射光和反射镜的反射光扩束，2个扩束空间滤波器分别设于分光镜透射光光路上和反射镜反射光光路上；准直透镜用于将物光转变为平行物光，准直透镜设置于用于反射镜反射光扩束滤波的扩束空间滤波器的输出光路上；全息记录干版用于记录干涉图案，全息记录干版设于平行物光和参考光的光路上。
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