CN104101928A - 具有连续分束比的分束器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有连续分束比的分束器，氦镉激光器发出的激光经过分束镜后等分为光强相同的两束光，再分别经过两个相同的扩束镜，DCG干板放置在两束相干光交汇处，并且与两束相干光的夹角相同，每块扩束镜与DCG干板之间放置线性可变中性密度滤光片，线性可变中性密度滤光片平行于光束横截面，两束相干光经过线性可变中性密度滤光片上相同的区域，到达DCG干板上的光强对应相等形成透射体全息光栅。利用在透射式体全息光栅制作的曝光光路中加入线性可变中性密度滤光片，实现沿滤光片长边方向上的光通量的线性变化，最终体现在体全息光栅元件上不同位置曝光量的线性变化，使得在体全息光栅上不同位置具有不同的折射率调制度。

Description

具有连续分束比的分束器

技术领域

本发明涉及一种具有连续分束比的分束器，尤其是一种透射体全息光栅中不同位置具有不同的折射率调制度（ ）,对特定波长具有不同的分束比的分束器。

背景技术

光栅是一种具有周期性的空间结构或光学性能的衍射屏，能使入射光的振幅或相位，或者两者同时产生周期性空间调制的光学元件。体全息光栅就是通过两束光在记录材料内干涉使记录材料内部的折射率发生周期性变化规律而形成的，因此，体全息光栅也是一种光栅。当两束光从记录介质同侧入射时，可以形成透射式体全息光栅。

透射体全息光栅因具有衍射效率高、噪声低、分辨率高、优良的角度选择性和波长选择性等优点，已被广泛应用于波分复用、窄带滤波片、超快激光等领域。而重铬酸盐作为一种传统的全息记录材料，几乎具有相位全息图的理想特性，其在恰当的曝光、显影等工艺后，在明胶内可以产生很大的折射率变化，理论上衍射效率最高可达到100%。

使用重铬酸盐明胶(DCG)作为记录材料。在利用透射式体全息光栅进行系统设计时，需要了解到光栅周期𝞚、光栅倾斜角φ、光栅厚度T、光栅折射率调制度等参数都会影响透射体全息光栅的性能。而在实际制作过程中，光栅的厚度可通过重铬酸盐明胶干板制备过程中确定，光栅的周期和倾斜角可通过选择合适的激光波长以及物光和参考光的入射角度搭建光路获得，而折射率调制度则由曝光量和显影工艺两者共同决定，很难通过精确控制曝光量和显影等工艺以及它们之间的对应关系来获得所需的折射率调制度。

线性可变中性密度滤光片,利用物质对光的吸收特性，制成片状，放在光路上，可以将光强衰减，这种片状元件叫光学衰减片。广泛应用于各种光学系统如医疗设备光探测器，临床生化分析设备，化学检测设备，及电子学显像系统等光学仪器。包括固定密度滤光片，线性渐变密度滤光片、圆形渐变密度滤光片等类型。线性渐变密度滤光片的光密度沿长边方向区域内线性变化，以起到最大限度调节光能量的作用。圆形渐变密度滤光片的光密度在扇形区域内线性变化，以起到最大限度调节光能量的作用。

发明内容

本发明是要提供一种具有连续分束比的分束器，利用在透射式体全息光栅制作的曝光光路中加入线性可变中性密度滤光片，以实现沿滤光片长边方向上的光通量的线性变化，最终体现在体全息光栅元件上不同位置曝光量的线性变化，再通过适当的显影工艺处理，使得在体全息光栅上不同位置具有不同的折射率调制度。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种具有连续分束比的分束器，包括氦镉激光器、分束镜、扩束镜、DCG干板，氦镉激光器发出的激光经过分束镜后等分为光强相同的两束光，再分别经过两个相同的扩束镜，DCG干板放置在两束相干光交汇处，并且与两束相干光的夹角相同，其特点是：每块扩束镜与DCG干板之间放置一块线性可变中性密度滤光片，线性可变中性密度滤光片平行于光束横截面，两束相干光经过线性可变中性密度滤光片上相同的区域，到达DCG干板上的光强对应相等形成透射体全息光栅。

氦镉激光器为记录光源,记录波长为441.6nm；分束镜的分束比为1:1，扩束镜的扩束比为1:10，线性可变中性密度滤光片的透过率范围为0%～92%。

透射体全息光栅为通过沿折射率变化梯度方向移动体全息光栅，可以实现分束比从0～﹢∞连续可变。

本发明的有益效果是：

传统的透射体全息光栅经过曝光、显影定影等工艺后，其记录材料内部各个区域具有相同的折射率调制度,而采用本发明可以实现在透射体全息光栅沿垂直光栅条纹方向上，具有一定的折射率调制度范围。对于不同折射率调制度,在布拉格入射条件下，+1级衍射效率最大所对应的波长不同，即在同一块体全息透射光栅上，能在一定波长范围内在合适的位置上达到最大的+1级衍射效率。布拉格入射条件下通过沿折射率变化梯度方向移动体全息光栅，对于特定波长，最大可以实现分束比从0～﹢∞连续可变。

附图说明

图1是本发明制作具有一定折射率调制度范围的透射体全息光栅方法的曝光光路图。

具体实施方式

以下结合附图1与实施例对本发明加以详细说明：

在本发明的曝光光路中，选取线性连续可变中性滤光片作为我们的衰减片，图1中的线性可变中性密度滤光片，根据实际设计的光路，可以选购或者定制适合光路尺寸大小的光学衰减片，尽量能让透过率的范围越大。

如图1所示，氦镉激光器1出的激光经过分束比为1:1的分束镜2后等分为光强相同的两束光，再分别经过扩束比（直径）为1:10的两个相同的扩束镜3，DCG干板5放置在两束相干光交汇的地方，并且与两束相干光的夹角相同。线性可变中性密度滤光片4分别放在两块扩束镜3与DCG干板5之间，平行于光束横截面放置，保证两束光经过光学衰减片上相同的区域，到达DCG干板5上的光强对应相等。其中氦镉激光器1为记录光源,记录波长为441.6nm，分束镜2的分束比为1:1，反射镜6采用多层介质膜反射镜，两组相同扩束镜3的扩束比为1:10，两组相同线性可变中性密度滤光片4的透过率范围为0%～92%。体全息记录材料选用重铬酸盐明胶。

透射体全息光栅具有严格的波长选择性和角度选择性，只有在满足布拉格入射条件下，才能达到最大的衍射效率。对于非倾斜透射体全息光栅，当再现光为TE波，以布拉格角入射，则衍射效率计算公式为：

，在和以及光栅厚度确定的情况下，与体光栅的折射率调制度有关，

当时，=1,0级光消失，入射光全部衍射；

当时，=0，+1级衍射光消失，入射光全部透射；

当从时，从1→0，也即分束比从连续可变。

如果在同一个体光栅元件中有一定的折射率调制范围，并且这个范围包括，那么这个体全息元件对于特定的波长衍射效率就变的可调谐，不同的衍射效率，对应着不同的分束比。

本发明的实施过程：

（1）氦镉激光器发出的激光经过分束比为1:1的分束镜后等分为光强相同的两束光，再分别经过扩束比（直径）为1:10的两个相同的扩束镜，DCG干板放置在两束相干光交汇的地方，并且与两束相干光的夹角相同。

（2）根据实际设计的光路，可以选购或者定制适合光路尺寸大小的光学衰减片，尽量能让透过率的范围越大。线性可变中性密度滤光片分别放在两束相干光与DCG干板之间，平行于光束横截面放置，保证两束光经过光学衰减片上相同的区域，到达DCG干板上的光强对应相等。

（3）经过一段时间曝光后，DCG干板上沿光栅矢量方向会有不同的曝光量，经过一定的显影定影等工艺，在DCG干板上可以得到一定的折射率调制度范围。

（4）在布拉格入射条件下，对于特定波长，通过沿折射率变化梯度方向移动体全息光栅，最大可以实现分束比从0～﹢∞连续可变。

Claims (5)

1.一种具有连续分束比的分束器，包括氦镉激光器(1)、分束镜(2)、扩束镜(3)、DCG干板(5)，氦镉激光器(1)发出的激光经过分束镜(2)后等分为光强相同的两束光，再分别经过两个相同的扩束镜(3)，DCG干板(5)放置在两束相干光交汇处，并且与两束相干光的夹角相同，其特征在于：每块所述扩束镜(3)与DCG干板(5)之间放置一块线性可变中性密度滤光片(4)，线性可变中性密度滤光片(4)平行于光束横截面，两束相干光经过线性可变中性密度滤光片(4)上相同的区域，到达DCG干板(5)上的光强对应相等形成透射体全息光栅。

2.根据权利要求1所述的具有连续分束比的分束器，其特征在于：所述氦镉激光器(1)为记录光源,记录波长为441.6nm。

3.根据权利要求1所述的具有连续分束比的分束器，其特征在于：所述分束镜(2)的分束比为1:1，所述扩束镜(3)的扩束比为1:10。

4.根据权利要求1所述的具有连续分束比的分束器，其特征在于：所述线性可变中性密度滤光片的透过率范围为0%～92%。

5.根据权利要求1所述的具有连续分束比的分束器，其特征在于：所述透射体全息光栅为通过沿折射率变化梯度方向移动体全息光栅，可以实现分束比从0～﹢∞连续可变。