CN102200597A - 空气隙式bbo激光偏光棱镜 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种偏光棱镜设计，它包括直角棱镜设计和薄膜间隔层选择，所述直角棱镜的晶体光轴方向与斜面法线平面平行，且与端面法线垂直，楔角取值范围38°10′～39°30′；所述的薄膜间隔层为有机薄膜，厚度为50um～100um，中间开椭圆孔，椭圆长短轴比为1.3。将BBO晶体按上述光轴方向要求切割制作成两个直角棱镜，棱镜的入射端面和斜面均需抛光和镀防潮膜处理。将有机薄膜间隔层夹持在两直角棱镜斜面之间，使其中间形成一个空气隙。本发明的器件可以适用的光波长范围为250nm～35000nm；消光比优于1×10-5；抗光损伤阈值1.2GW/cm2；在250nm～35000nm波长范围内使用，允许光入射角范围为±0.6°。透射比和抗光损伤性能优于方解石偏光棱镜。
Description
技术领域：
本发明涉及一种偏光棱镜，尤其涉及一种适合高功率激光使用的空气隙型设计的晶体偏光棱镜。
背景技术：
目前，偏光棱镜主要采用方解石双折射晶体设计，采用空气隙和胶合两种不同的组合方式，前者比后者的抗光损伤阈值明显提高，但大于400MW/cm2以上使用，方解石材料将难以承受。α-BBO单晶材料有GW量级的抗光损伤阈值、较好的理化性能，能耐受高功率激光的冲击，并且，α-BBO材料比方解石等材料的透过波长范围宽，尤其在短波处透过性更强，适合于制作高功率激光下使用的偏光棱镜。
针对高功率激光特点，利用α-BBO单晶材料设计偏光棱镜，应尽量不使用有机胶合剂来胶合棱镜，因胶合剂的抗光损伤阈值远远低于晶体材料。采用什么方式胶合、选用何种棱镜结构、结构角度如何确定，是提高此类器件性能的关键问题，但至今还没有一个较系统的解决方法。
发明内容：
为了满足高功率光使用要求，本发明解决了高功率激光偏光棱镜结构设计问题，提供了一种使用空气隙起偏的晶体偏光棱镜设计方法，能够满足1GW/cm2以下光功率密度使用要求。
本发明的技术方案如下：本发明采用有机薄膜和α-BBO晶体材料，其特征是：整个器件由两个相同楔角的直角棱镜和一个有机薄膜间隔层组成，有机薄膜间隔层位于两个直角棱镜中间；两直角棱镜中晶体光轴方向与斜面法线平面平行，且与端面法线垂直，棱镜斜面和端面均需光学抛光和镀防潮膜处理，斜面和端面夹角(楔角)取38°10′～39°30′之间角度；有机薄膜间隔层厚度为50um～100um，中间开与直角棱镜尺寸相匹配的椭圆孔，它与两个直角棱镜组合压紧后形成空气隙，椭圆孔为光束通过间隙。器件利用空气隙界面，使前直角棱镜中的两种相互垂直振动的光束分离，符合全反射条件的一束光被界面全部反射掉，而另一束没有达到全反射条件的光束则透过，成为有用的线偏振光。
本发明的偏光棱镜端面形状没有规定；可以适用的波长范围为250nm～35000nm，自然透射比在250nm处＞35％，可见至近红外区透射比变化不大，均透射比在80％左右；消光比优于1×10-5；800nm激光下抗光损伤阈值1.2GW/cm2。透射比和抗光损伤性能优于方解石偏光棱镜。
光入射角度大小会影响到偏振光的输出，本发明设计器件在250nm～35000nm波长范围内使用，允许光入射角范围为±0.6°。
附图说明：
图是本发明的组合结构示意图。
标号说明：1有机薄膜间隔层、2直角棱镜、3空气隙位置、4晶体光轴方向、S楔角
具体实施方式：
由图所示，本发明器件由直角棱镜2和有机薄膜间隔层1组合而成。选择光学优质BBO单晶，确定好晶体光轴方向4后，制作成通光端面为方形或正多边形的长条毛坯，将毛坯沿侧面切割开来，分成两个直角棱镜，两个直角棱镜的大小可以不同，但两个直角棱镜的楔角S在研磨抛光过程中应保持一致；直角棱镜抛光后应进行防潮处理，抛光面真空镀制150nm左右厚的防潮薄膜。有机薄膜间隔层1的中心开出一个椭圆孔，椭圆长短轴比为1.3，椭圆与薄膜间隔层周边距离为1mm。按图所示，将薄膜间隔层1夹持到两个直角棱镜2之间，并使椭圆孔长轴方向沿斜面长边方向，压紧并固定，中间自然形成一个空气隙3。
本产品主要用途：主要应用于高功率激光起偏或检偏，也可以作为宽带起偏检偏器使用，更可以替代方解石偏光棱镜在低功率密度情况下使用。器件小型化工艺技术难度比方解石偏光棱镜小；也可以制作成大孔径偏光棱镜，缓解方解石晶体的取材难度。
Claims (2)
1.一种空气隙式BBO激光偏光棱镜，它包括直角棱镜(1)和薄膜间隔层(2)，其特征在于：整个器件由两个直角棱镜(1)和一个薄膜间隔层(2)组成；直角棱镜(1)中晶体光轴方向与斜面法线平面平行，且与端面法线垂直，楔角取值范围38°10′～39°30′；薄膜间隔层(2)为有机薄膜，厚度为50um～100um，中间开椭圆孔，椭圆长短轴比为1.3。
2.根据权利要求1所述的空气隙式BBO激光偏光棱镜，其特征在于：将薄膜间隔层(2)夹持到两直角棱镜(1)斜面之间，使薄膜间隔层(2)的椭圆孔长轴方向沿直角棱镜(1)斜面长边方向，两直角棱镜(1)夹紧并固定，内部形成一个空气隙。
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