CN101424762A - 一种起偏器的实现方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光学领域，尤其涉及激光领域的起偏器及其应用。本发明公开了一种利用掺杂的各向异性晶体两个偏振方向在部分光谱范围内的吸收不一致构成的偏振器和部分偏振器。可以应用于激光器起偏，也可以用于光学隔离器中，还能用于光学起偏。较传统的双折射起偏棱镜及其他种类的起偏器而言，它具有很多优点：体积很小，激光损伤阈值高，散热性能好，易于大批量生产、成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及光学领域，尤其涉及激光领域的起偏器及其应用。
背景技术
传统的基于晶体双折射性质的起偏器是使自然光入射时晶体中的一束线偏振光在偏振棱镜内发生全反射，而只出射一束线偏振光。比如格兰-汤姆逊棱镜是由两块方解石直角棱镜沿斜面相对胶合而成，光轴取向垂直于通光面并相互平行。当光垂直于棱镜端面入射时，o光和e光均不发生偏折，他们在斜面上的入射角等于棱镜斜面与直角面的夹角θ。制作时应使胶合剂的折射率大于并接近非常光的折射率但小于寻常光折射率，并选取θ角大于o光在胶合面上的临界角。这样o光在胶合面上将发生全反射，并被棱镜直角面上涂层吸收；而e光，由于折射率几乎不变而无偏折的从棱镜出射。这种起偏棱镜由于是由两块方解石胶合而成，因此体积都比较大。另一种起偏器是采用PBS膜棱镜或PBS膜片构成起偏器，PBS棱镜尺寸较大，PBS膜起偏器一般入射光有大角度入射，因此尺寸亦较大，另外其抗激光损伤能力有限，还有一种采用玻璃制作的起偏器，其缺点是亦吸收、较大激光功率亦难承受，同时易引起光束质量变化，同样塑料控制起偏器亦只能在低功率下使用。
发明内容
为克服上述问题，本发明提出一种利用各向异性晶体两个偏振方向在部分光谱范围内的吸收不一致构成的平面薄片起偏器以及其应用。
本发明是通过如下技术方案实现的：
本发明的起偏器的实现方法是：选择两个偏振方向在部分特定的光谱范围内的吸收不一致的各向异性晶体，制成光学平面薄片。
进一步的，所述的各向异性晶体是Nd：YVO4晶体，其所述的特定的光谱范围是850nm-900nm。
更进一步的，所述的特定的光谱范围是880nm。
进一步的，所述的各向异性晶体是Cr：BeAl2O4晶体，其所述的特定的光谱范围是600nm-700nm。
进一步的，所述的各向异性晶体是Cr：ZnWO4晶体，其所述的特定的光谱范围是900nm-1000nm。
更进一步的，所述的特定的光谱范围是946nm。
本发明的起偏器可以应用于激光领域的多种装置中，其中主要包括：
一、应用各向同性激光晶体、所述的起偏器和倍频晶体构成倍频激光器。
二、直接应用所述的起偏器构成有一定消光比的起偏器。
三、应用所述的起偏器、法拉第旋转器和检偏器构成光隔离器。
因本发明采用如上技术方案，具有以下优点：体积很小、激光损伤阈值高、散热性能好、易于大批量生产、成本较低。
附图说明
图1是Nd：YV04晶体的π方向吸收和σ方向吸收特性图；
图2是Cr：BeAl204晶体的偏振吸收特性图；
图3是Cr：ZnWO4晶体的偏振吸收特性图；
图4是本发明的起偏器的第一种应用结构示意图；
图5是本发明的起偏器的第二种应用结构示意图；
图6是本发明的起偏器的第三种应用结构示意图。
具体实施方式
现结合附图说明和具体实施方式对本发明进一步说明。
本发明主要建立在各向异性晶体两个偏振方向在部分光谱范围内吸收不一致的基础之上。基本工作原理：很多各向异性晶体的两个偏振方向的吸收存在差别，在一些特殊的光谱范围内，两个方向的吸收不一致。如图1所示为Nd：YVO4晶体的π方向吸收和σ方向吸收。在880nm处，σ方向吸收几乎为零，而π方向则存在一定的吸收，假如我们将这种晶体制作成高浓度Nd：YVO4平面薄片，使得光轴在通光平面内，当该波段范围内的光通过此平面薄片时，由于σ方向吸收几乎为零，而π方向存在一定的吸收，因此出射光几乎是沿着π方向偏振。这样就可以达到某些波长范围的光起偏的目的。如图2和图3所示，分别是Cr：BeAl2O4和Cr：ZnWO4的偏振吸收特性图。可以看出，Cr：BeAl2O4在600-700nm范围内平行a轴的吸收很小，而在平行b轴方向的吸收较大，因此可以制作出在该波段范围内的偏振器。而Cr：ZnWO4则在900-1000nm范围内平行a轴的吸收很小，平行b轴的吸收较大，因此亦可以制作在900-1000nm范围内的平面薄片当起偏器。
本发明的起偏器可以应用于激光领域的多种装置中，其中主要包括：
一、如图4所示，101为各向同性激光晶体，102为本发明的起偏器，103为倍频晶体。泵浦光通过各向同性激光晶体101，在通光面上泵浦光被激光晶体吸收101，发出激光。但由于是各向同性激光晶体，因此这种激光没有偏振特性。在激光晶体101后加入本发明的起偏器的平面薄片102，其光轴在通光平面内。当光束通过该起偏器102，一个偏振方向的吸收为零或较小，而另一个偏振方向的吸收较大，因此可达到起偏的目的。这样光束再通过倍频晶体103，才能有效倍频。这里平面薄片只用于激光光束起偏，需一个方向吸收很小，另一个方向吸收较大，即部分偏振即可。例如，若101为Nd：YAG，102为Cr：ZnWO4，103为BiBO，则在946nm处可对激光腔起偏，从而获得倍频效率较高的倍频光。
二、如图5所示为本发明用于光学起偏的情况，一定范围波长的光通过该起偏器201后，一个光轴方向不吸收，或吸收较小；另一个光轴方向吸收很大，出射的光具有偏振特性从而构成有一定消光比的起偏器201。
三、图6所示为本发明用于光隔离器的情形，301为起偏器，302为法拉第旋转器，303为检偏器。通过本发明的光学薄片的起偏器301起偏后，光线变成线偏振光，经法拉第旋转器302旋转45°，偏振方向正好与检偏器303偏振方向一致，光线通过。而经后面的光路反射回的光再次经过法拉第旋转器302时又被旋转45°，再次经过301时，由于偏振方向垂直，因此不能通过起偏器301，从而达到了反向隔离的作用。
本发明由于采用晶体作起偏器，其散热性能好、激光破坏阈值高、尺寸小、易于大批量生产，可广泛应用于光学领域特别是激光与光通讯领域。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种起偏器的实现方法，其特征在于：选择两个偏振方向在部分特定的光谱范围内的吸收不一致的各向异性晶体，制成光学平面薄片。
2.如权利要求1所述的起偏器的实现方法，其特征在于：所述的各向异性晶体是Nd：YVO4晶体，其所述的特定的光谱范围是850nm-900nm。
3.如权利要求2所述的起偏器的实现方法，其特征在于：所述的特定的光谱范围是880nm。
4.如权利要求1所述的起偏器的实现方法，其特征在于：所述的各向异性晶体是Cr:BeAl2O4晶体，其所述的特定的光谱范围是600nm-700nm。
5.如权利要求1所述的起偏器的实现方法，其特征在于：所述的各向异性晶体是Cr:ZnWO4晶体，其所述的特定的光谱范围是900nm-1000nm。
6.如权利要求5所述的起偏器的实现方法，其特征在于：所述的特定的光谱范围是946nm。
7.如权利要求1所述的起偏器的应用，其特征在于：应用各向同性激光晶体(101)、所述的起偏器(102)和倍频晶体(103)构成倍频激光器。
8.如权利要求1所述的起偏器的应用，其特征在于：直接应用所述的起偏器(201)构成有一定消光比的起偏器。
9.如权利要求1所述的起偏器的应用，其特征在于：应用所述的起偏器(301)、法拉第旋转器(302)和检偏器(303)构成光隔离器。
Priority Applications (2)
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| CNA2008100720971A CN101424762A (zh) | 2008-11-05 | 2008-11-05 | 一种起偏器的实现方法及其应用 |
| CN200910165033A CN101615753A (zh) | 2008-11-05 | 2009-07-21 | 一种用于腔内起偏的吸收型起偏器 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106154389A (zh) * | 2016-08-31 | 2016-11-23 | 武汉优光科技有限责任公司 | 一种宽入射角相位延迟器 |
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- 2008-11-05 CN CNA2008100720971A patent/CN101424762A/zh active Pending
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| CN101615753A (zh) | 2009-12-30 |
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