CN101833169A

CN101833169A - 激光线偏振光束变换成十字线光束的装置

Info

Publication number: CN101833169A
Application number: CN 201010148116
Authority: CN
Inventors: 夏文兵; 周田华; 陈卫标
Original assignee: Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics of CAS
Current assignee: Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics of CAS
Priority date: 2010-04-15
Filing date: 2010-04-15
Publication date: 2010-09-15

Abstract

一种激光线偏振光束变换成十字线光束的装置，该装置的构成是：沿光束的前进方向依次是四分之一波片、第一偏振分光棱镜、水平放置的第一柱透镜、第二偏振分光棱镜，在所述的第一偏振分光棱镜的反射光束的前进方向设置第一转折镜、垂直放置的第二柱透镜、第二转折镜。本发明能够将激光器发出的线偏振光束变换成正交的十字线光束。而且具有二束正交线光束均匀性好、光束质量完全一致、光束利用率为100％和元器件装调容易的特点。

Description

激光线偏振光束变换成十字线光束的装置

技术领域

本发明涉及光束整形，特别是一种激光线偏振光束变换成十字线光束的装置。

背景技术

十字线光束在激光测量、定位，舞台灯光演示等方面都有应用。传统的十字线光束是用激光十字线透镜来将圆光束变换成十字线光束。其原理是：通过在一圆镜片上并列很多微柱透镜。其中圆镜片上的一半水平并列微柱透镜，用以产生水平一字线光束；另一半垂直并列微柱透镜，用以产生垂直一字线光束，这样合在一起就产生了十字线光束。此方法只是简单地将一束圆光束机械地分成二个半圆的光束，再用正交的微柱透镜分别对每个半圆形的光进行一字线扩束，因此十字线光束的均匀性不好，质量也容易有比较大的差别；又由于微柱透镜之间总是有间隙的，因此该方法光束利用率不高；另外，微柱透镜的加工难度高且位置装调的精度要求也很高。这种十字线透镜现在已经通过模压光学塑料技术批量生产了，一般仅应用于小功率的半导体激光器。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服上述现有技术的不足，提供一种激光线偏振光束变换成十字线光束的装置，以获得具有二光束正交、光束均匀性好、光束质量完全一致和光束利用率为100％的十字线光束。

本发明的技术解决方案是：

一种激光线偏振光束变换成十字线光束的装置，其特点在于该装置的构成是：沿光束的前进方向依次是四分之一波片、第一偏振分光棱镜、水平放置的第一柱透镜、第二偏振分光棱镜，在所述的第一偏振分光棱镜的反射光束的前进方向设置第一转折镜、垂直放置的第二柱透镜、第二转折镜，入射的线偏振光束经所述的四分之一波片后变成圆偏振光，该圆偏振光经第一偏振分光棱镜被分成偏振方向正交的水平透射p波及垂直反射的s波，所述的水平透射p波经所述的第一柱透镜变成水平的“—”线状光束并透过所述的第二偏振分光棱镜，所述的垂直反射的s波经所述的第一转折镜反射后进入所述的第二柱透镜变成垂直的“|”线状光束，经第二转折镜反射后进入所述的第二偏振分光棱镜，在所述的第二偏振分光棱镜的分光面反射上，所述的垂直的“|”线状光束与所述的水平的“—”线状光束合束形成十字线光束输出。

所述的四分之一波片、第一偏振分光棱镜、第一柱透镜、第二偏振分光棱镜和第二柱透镜的入射面和出射面均镀有所用激光波长的增透膜，所述的第一转折镜和第二转折镜的反射面镀有所用激光波长的高反射膜。

所述的柱透镜的凹面曲率由十字线光束的发散度要求来确实。

本发明与现有技术相比有如下优点：

传统的十字线光束是用激光十字线透镜采用机械方法分割来将圆光束变换成十字线光束的方法，十字线光束均匀性不好、光束质量不一致，光束利用率不高，微柱透镜的加工难度高且位置装调的精度要求很高；而本发明激光线偏振光束变换成十字线光束的装置是通过物理光学分光波偏振方向的方法将一束光分成两偏振方向正交的圆光束，再通过柱透镜一字线扩束、转折镜及偏振分光棱镜合成十字线光束输出，二束正交线光束均匀性好、光束质量完全一致，其光束利用率为100％，元器件装调容易。

附图说明

图1为本发明激光线偏振光束变换成十字线光束的装置的结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。

先请参阅图1，图1为本发明激光线偏振光束变换成十字线光束的装置实施例的结构示意图。由图可见，本发明激光线偏振光束变换成十字线光束的装置的构成是：沿光束的前进方向依次是四分之一波片1、第一偏振分光棱镜2、水平放置的第一柱透镜3、第二偏振分光棱镜4，在所述的第一偏振分光棱镜2的反射光束的前进方向设置第一转折镜5、垂直放置的第二柱透镜6、第二转折镜7，入射的线偏振光束经所述的四分之一波片1后变成圆偏振光，该圆偏振光经第一偏振分光棱镜2被分成偏振方向正交的水平透射p波及垂直反射的s波，所述的水平透射p波经所述的第一柱透镜3变成水平的“—”线状光束并透过所述的第二偏振分光棱镜4，所述的垂直反射的s波经所述的第一转折镜5反射后进入所述的第二柱透镜6变成垂直的“|”线状光束，经第二转折镜7反射后进入所述的第二偏振分光棱镜4，在所述的第二偏振分光棱镜4的分光面反射上，所述的垂直的“|”线状光束与所述的水平的“—”线状光束合束形成十字线光束输出。

所述的四分之一波片1、第一偏振分光棱镜2、第一柱透镜3、第二偏振分光棱镜4和第二柱透镜6的入射面和出射面均镀有所用激光波长的增透膜，所述的第一转折镜5和第二转折镜7的反射面镀有所用激光波长的高反射膜。

如图1所示，激光线偏振光先通过四分之一波片1。由物理光学我们知道：

如果四分之一波片产生的光程差：

Δ＝|n_o-n_e|d＝(m+1/4)λ

式中：m为整数，当入射线偏振光的光矢量的与四分之一波片的快轴或慢轴成±45°时，通过四分一波片后得到的是圆偏振光。

所以，第一步要将四分之一波片1的快轴或慢轴调成与入射线偏振光的光矢量成±45°，以此得到所需的圆偏振光。

该圆偏振光通过第一偏振分光棱镜2将其分成水平透射p波及垂直反射的s波。水平透射p波经过水平放置的第一柱透镜3转变成水平一字线光束输出，垂直反射的s波则经过第一转折镜5及垂直放置的第二柱透镜6转变成垂直一字线光束输出。其中第二偏振分光棱镜4的45°分光面必须镀对p波高透，对s波高反的偏振分光膜；第一柱透镜3和第二柱透镜4的方向，谁水平谁垂直关系不大，但两者必须是正交放置；另外，一字线光束的发散度θ由柱透镜凹面的曲率R来近似决定：

θ＝2*arc sin(1/R)

水平一字线光束和垂直一字线光束再经过第二转折镜7及第二偏振分光棱镜4合成同光路输出，这样就得到了十字线光束输出。

Claims

1.一种激光线偏振光束变换成十字线光束的装置，其特征在于该装置的构成是：沿光束的前进方向依次是四分之一波片(1)、第一偏振分光棱镜(2)、水平放置的第一柱透镜(3)、第二偏振分光棱镜(4)，在所述的第一偏振分光棱镜(2)的反射光束的前进方向设置第一转折镜(5)、垂直放置的第二柱透镜(6)、第二转折镜(7)，入射的线偏振光束经所述的四分之一波片(1)后变成圆偏振光，该圆偏振光经第一偏振分光棱镜(2)被分成偏振方向正交的水平透射p波及垂直反射的s波，所述的水平透射p波经所述的第一柱透镜(3)变成水平的“—”线状光束并透过所述的第二偏振分光棱镜(4)，所述的垂直反射的s波经所述的第一转折镜(5)反射后进入所述的第二柱透镜(6)变成垂直的“|”线状光束，经第二转折镜(7)反射后进入所述的第二偏振分光棱镜(4)，在所述的第二偏振分光棱镜(4)的分光面反射上，所述的垂直的“|”线状光束与所述的水平的“—”线状光束合束形成十字线光束输出。

2.根据权利要求1所述的激光线偏振光束变换成十字线光束的装置，其特征在于所述的四分之一波片(1)、第一偏振分光棱镜(2)、第一柱透镜(3)、第二偏振分光棱镜(4)和第二柱透镜(6)的入射面和出射面均镀有所用激光波长的增透膜，所述的第一转折镜(5)和第二转折镜(7)的反射面镀有所用激光波长的高反射膜。