CN104237993B - 多层介质膜反射窄带分离滤光片组合器件 - Google Patents
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Abstract
一种多层介质膜反射窄带分离滤光片组合器件，特点在于其构成是沿光路入射方向依次包括第一平面反射镜、第一反射截止滤光片、第二反射截止滤光片和第二平面反射镜，所述的第一平面反射镜与入射光束成45°角，所述的第一反射截止滤光片与所述的第一平面反射镜相向且平行放置，所述的第二反射截止滤光片与所述的第一反射截止滤光片相向且成90°角放置，所述的第二平面反射镜与所述的第二反射截止滤光片相向且成45°角放置，所述的短波通反射截止滤光片或长波通反射截止滤光片由多层介质膜反射截止滤光片构成。本发明的角谱选择性达到了亚毫弧度。
Description
技术领域
本发明设计滤光片组合器件，特别是一种多层介质膜反射窄带分离滤光片组合器件。
背景技术
激光具有单色性好、相干性好、方向性好、亮度高的特点，这使其成为了自然科学中的一颗璀璨明珠。高功率激光在光谱技术及光学测量中得到了广泛应用，已成为医疗卫生研究与临床诊断的重要手段；在军事科技、工业生产及日常生活等领域更有着重大的应用潜力。激光装置的发展离不开光学器件，近半个世纪以来，电子、通讯技术的发展要求器件的尺寸越来越小，因此薄膜材料的研究成为非常重要的课题。
在高功率系统中，多层介质膜反射窄带分离滤光片作为重要的光学元器件之一，其性能对整个高功率激光系统有着至关重要的影响，它应具有优良的光谱性能和高的激光损伤阈值(LIDT)，这对提高激光系统的输出功率非常有利。多层介质膜窄带滤光片的基本结构为高、低折射率膜层相间，每层的光学厚度都是四分之一参考波长的整数倍。薄膜截止滤光片在倾斜入射时不可避免地会产生s和p二个偏振分量的分离,由于这一特性可以对其偏振态作选择，在空间滤波器的光路中插入两块相同的多层介质膜长波通或短波通截止滤光片就可以起到角度选择的作用。据我们所知，迄今为止还没有人针对空间滤波器的光路设计两块相同的多层介质膜截止滤光片来达到角谱选择的特性。
发明内容
本发明的目的是提出通一种多层介质膜反射窄带分离滤光片组合器件，该滤光片组合器件截止滤光片在光波倾斜入射时s和p两种偏振态光波偏振分离，由于这一特性可以对其偏振态作任意选择，并且实现了长波通或短波通两种截止滤光片的组合设计。
本发明的技术解决方案如下：
一种多层介质膜反射窄带分离滤光片组合器件，特点在于其构成是沿光路入射方向依次包括第一平面反射镜、第一反射截止滤光片、第二反射截止滤光片和第二平面反射镜，所述的第一平面反射镜与入射光束成45°角，所述的第一反射截止滤光片与所述的第一平面反射镜相向且平行放置，所述的第二反射截止滤光片与所述的第一反射截止滤光片相向且成90°角放置，所述的第二平面反射镜与所述的第二反射截止滤光片相向且成45°角放置，所述的第一反射截止滤光片和第二反射截止滤光片是膜系相同的短波通反射截止滤光片或长波通反射截止滤光片。
所述的第一反射截止滤光片和第二反射截止滤光片是在玻璃基底上由高折射率膜层和低折射率膜层交替制备而成的，所述的高折射率层的材料为Al2O3、Nb2O5、HfO2、Ta2O5或TiO2，所述的低折射率层的材料为SiO2。
本发明的技术效果：
本发明多层介质膜反射截止滤光片在倾斜入射时不可避免地会产生s偏振分量和p偏振分量的分离,由于这一特性可以对其偏振态作选择，在空间滤波器的光路中插入两块相同的多层介质膜反射截止滤光片就可以起到角度选择的特性。
附图说明
图1为本发明多层介质膜反射截止滤光片组合器件实施例1的示意图。
图2为实施例1多层介质膜反射窄带分离滤光片组合器件的光谱图。
图3为实施例1多层介质膜反射窄带分离滤光片组合器件的角谱图。
图4为实施例3多层介质膜反射窄带分离滤光片组合器件的光谱图。
图5为实施例3多层介质膜反射窄带分离滤光片组合器件的角谱图。
图中：
1-小于θ的光波 2-等于θ的光波 3-大于θ的光波 4-平面反射镜 5-反射截止滤光片 6-反射截止滤光片 7-平面反射镜
具体实施方式
下面结合中心波长为1064nm的多层介质膜反射窄带分离滤光片组合器件的具体实例来说明本发明。但不应以此限制本发明的保护范围。
下列表1、表2、表3、表4和表5共列出了本发明多层介质膜反射窄带分离滤光片组合器件20个实施例的参数。
表1多层介质膜反射窄带分离滤光片组合器件实施例1-4的组成
表2多层介质膜反射窄带分离滤光片组合器件实施例5-8的组成
表3多层介质膜反射窄带分离滤光片组合器件实施例9-12的组成
表4多层介质膜反射窄带分离滤光片组合器件实施例13-16的组成
表5多层介质膜反射窄带分离滤光片组合器件实施例17-20的组成
实施例1-20的实施方法如下：
实施例1-20中，分别选择Nb2O5、HfO2、Ta2O5、Al2O3或TiO2作为短波通反射截止滤光片或长波通反射截止滤光片的高折射率材料，SiO2作为低折射率材料，分别按照表1、表2、表3、表4和表5中的实施例1-20的参数设计多层介质膜反射窄带分离滤光片组合器件，
请参阅图1，图1为本发明多层介质膜反射窄带分离滤光片组合器件实施例1的截面示意图，由图可见，本发明，其构成是沿光路入射方向依次包括第一平面反射镜4、第一反射截止滤光片5、第二反射截止滤光片6和第二平面反射镜7，所述的第一平面反射镜4与入射光束成45°角，所述的第一反射截止滤光片5与所述的第一平面反射镜4相向且平行放置，所述的第二反射截止滤光片6与所述的第一反射截止滤光片5相向且成90°角放置，所述的第二平面反射镜7与所述的第二反射截止滤光片6相向且成45°角放置，本实施例的第一反射截止滤光片5和第二反射截止滤光片6是膜系相同的长波通反射截止滤光片。
所述的第一反射截止滤光片1和第二反射截止滤光片2是在玻璃基底上由高折射率膜层和低折射率膜层交替制备而成的，所述的高折射率层的材料为Al2O3、Nb2O5、HfO2、Ta2O5或TiO2，所述的低折射率层的材料为SiO2。
倾斜45度放置的短波通或长波通截止滤光片2，大于45°度的光波3被第一反射截止滤光片5透过，小于45°度的光波1被反射到与长波通截止滤光片5垂直的6上，此时利用余角(90°-θ)的特点大于45度入射的光波照射到第二反射截止滤光片6上又是入射角小于45度的光波，又被滤掉，最后就剩下45度的光垂直入射到平行放置的反射镜7。最后就达到了角谱选择的特性。实验表明，所述的多层介质膜反射窄带分离滤光片组合器件的角谱选择性达到了亚毫弧度。
典型的实施例1和实施例3测试结果如图2、3、4、5所示：
图2为实施例1反射型多层介质膜窄带分离滤光片组合器件的光谱图。
图3为实施例1反射型多层介质膜窄带分离滤光片组合器件的角谱图。
图4为实施例3反射型多层介质膜窄带分离滤光片组合器件的光谱图。
图5为实施例3反射型多层介质膜窄带分离滤光片组合器件的角谱图。
上述各膜层的制备可采取现有技术中的离子束溅射法实施。
综合以上的实施例，本发明多层介质膜反射窄带分离滤光片组合器件空间滤波器是切实有效可行的，表明这种结构的滤光片在倾斜45度入射条件下确实可以起到角谱选择的特性，并具有重要的应用前景。
Claims (2)
1.一种多层介质膜反射窄带分离滤光片组合器件，特征在于其构成是沿光路入射方向依次包括第一平面反射镜(4)、第一反射截止滤光片(5)、第二反射截止滤光片(6)和第二平面反射镜(7)，所述的第一平面反射镜(4)与入射光束成45°角，所述的第一反射截止滤光片(5)与所述的第一平面反射镜(4)相向且平行放置，所述的第二反射截止滤光片(6)与所述的第一反射截止滤光片(5)相向且成90°角放置，所述的第二平面反射镜(7)与所述的第二反射截止滤光片(6)相向且成45°角放置，所述的第一反射截止滤光片(5)和第二反射截止滤光片(6)是膜系相同的短波通反射截止滤光片或长波通反射截止滤光片。
2.根据权利要求1所述的多层介质膜反射窄带分离滤光片组合器件，其特征在于所述的第一反射截止滤光片(1)和第二反射截止滤光片(2)是在玻璃基底上由高折射率膜层和低折射率膜层交替制备而成的，所述的高折射率层的材料为Al2O3、Nb2O5、HfO2、Ta2O5或TiO2，所述的低折射率层的材料为SiO2。
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