CN104777543B - 多光束出射偏光棱镜 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多光束出射偏光棱镜，包括三块方解石晶体，其中一块方解石晶体的光轴方向平行于偏光棱镜的主截面，另一块方解石晶体的光轴方向垂直于偏光棱镜的主截面，第三块方解石晶体的光轴方向平行于前两块方解石晶体的光轴方向所确立的平面，且与偏光棱镜的主截面之间的夹角为45°。本发明通过对组成偏光棱镜的各方解石晶体光轴方向的特殊设计，可以使偏光棱镜对同一光源有效地实现多束偏振光束出射，如四束偏振光出射或八束偏振光出射等，而且光束的分束角随入射角的变化非常小，分束角稳定。

Description

多光束出射偏光棱镜
技术领域
本发明涉及一种偏光分束棱镜，具体地说是涉及一种多光束出射偏光棱镜。
背景技术
偏光分束器件是一种重要的光学器件，广泛应用于各种偏光技术领域内，例如偏振干涉技术、激光调制、偏振状态输出等。其中，wollaston棱镜是一种重要的双折射型偏光分束器件，利用晶体的双折射特性将一束入射单色自然光分开成振动方向相互垂直的两束线偏振光，它由同一材料但光轴方向相互垂直的两块方解石晶体制作而成。由于方解石晶体光学性能稳定、透射光谱范围宽、双折射率大，使得wollaston棱镜具有较大的分束角和较高的消光比，且其良好的起偏和分束特性使它在许多高性能的精密光学成像系统、激光干涉测量系统、偏振遥感探测系统中得到了重要应用，引起了众多科研工作者的广泛关注。但常用的偏光分束器件，wollaston棱镜和双wollaston棱镜，都是仅仅能够实现两束出射偏振光，在某些特殊的测量领域，当需要同时使用来自同一光源的多束偏振光时，一般需要多个独立的wollaston棱镜组合使用，这样使得测量系统的稳定性差，成本也较高。
发明内容
基于上述技术问题，本发明提供一种多光束出射偏光棱镜。
本发明所采用的技术解决方案是：
一种多光束出射偏光棱镜，包括三块方解石晶体，其中一块方解石晶体的光轴方向平行于偏光棱镜的主截面，另一块方解石晶体的光轴方向垂直于偏光棱镜的主截面，第三块方解石晶体的光轴方向平行于前两块方解石晶体的光轴方向所确立的平面，且与偏光棱镜的主截面之间的夹角为45°。
一种四光束出射偏光棱镜，该棱镜由三块方解石晶体组成，从左至右分别为第I、II、III块，第I块方解石晶体的光轴方向平行于偏光棱镜的主截面和入射端面，第II块方解石晶体的光轴方向垂直于偏光棱镜的主截面，第III块方解石晶体的光轴方向平行于前两块方解石晶体的光轴方向所确立的平面，且与偏光棱镜的主截面之间的夹角为45°。
一种八光束出射偏光棱镜，该棱镜由三块方解石晶体组成，从左至右分别为第I、II、III块，第I块方解石晶体的光轴方向平行于偏光棱镜的主截面和入射端面，第III块方解石晶体的光轴方向垂直于偏光棱镜的主截面和入射端面，第II块方解石晶体的光轴方向平行于前两块方解石晶体的光轴方向所确立的平面，且与偏光棱镜的主截面之间的夹角为45°。
本发明的有益技术效果是：
本发明通过对组成偏光棱镜的各方解石晶体光轴方向的特殊设计，可以使偏光棱镜对同一光源有效的实现多束偏振光束出射，如四束偏振光出射或八束偏振光出射等，而且光束的分束角随入射角的变化非常小，分束角稳定。本发明多光束出射偏光棱镜还具有制造成本低，使用时性能稳定等优点。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步说明：
图1为四光束出射偏光棱镜的立体结构示意图，图中双箭头表示晶体光轴方向。
图2为四光束出射偏光棱镜的截面图，所示截面即为主截面，图中还示出自然光在该偏光棱镜中的传播路线，其中双箭头虚线和··表示光轴的方向。
具体实施方式
如图1所示，一种四光束出射偏光棱镜，其由三块方解石晶体组成，从左至右分别为第I、II、III块。第I块与第II块方解石晶体的光轴相互垂直，以入射光方向为z轴，y轴在棱镜主截面内，建立直角坐标系，第I块方解石晶体的光轴方向与y轴平行，第II块方解石晶体的光轴方向与x轴平行，第III块方解石晶体的光轴方向平行于xy平面且与偏光棱镜的主截面夹角为45°。
上述第I块与第II块方解石晶体之间形成第一胶合层1，第II块与第III块方解石晶体之间形成第二胶合层2。两端的第I块与第III块方解石晶体为直角棱镜，中间的第II块方解石晶体为梯形棱镜。
如图2所示，一束单色自然光垂直入射到该棱镜时，在第I块方解石晶体中发生双折射，产生两束传播方向相同但传播速率不同的偏振光，分别为(寻常光)o光和(非寻常光)e光，在第II块方解石晶体中分别变为明显分开的e光和o光，此后分别称这两束光为e光和o光。在第III块方解石晶体中，这两束光又各自发生双折射，第II块方解石晶体中的e光又分成两束振动方向互相垂直的两束光——o光和e光，分别用eo和ee表示，第II块方解石晶体中的o光又分为两束振动方向互相垂直的光束o光和e光，分别用oo和oe表示。由此可见，同一自然光束所发出的一束光经本发明四光束出射偏光棱镜后可产生四束偏振光出射。
下表1为相关实验研究过程中出射角、分束角分别随入射角i0变化的部分数据。
表1
由表1可看出，入射角对出射角影响较大，对分束角几乎没有影响，即经四光束出射偏光棱镜分束后光束的分束角稳定。
综上所述，通过特殊设计组成棱镜光轴的方向，可以有效的实现四束偏振光束出射，而且光束的分束角随入射角的变化非常小，分束角稳定。
同样，通过改变光轴的方向还可实现更多光束出射，如令第I块和第III块方解石晶体的光轴方向分别平行和垂直于主截面，但第II块方解石晶体的光轴方向偏离主截面一定角度如45°，则可以实现八束偏振光出射。
上述方式中未述及的有关技术内容采取或借鉴已有技术即可实现。
需要说明的是，在本说明书的教导下，本领域技术人员所作出的任何等同替代方式，或明显变型方式，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种多光束出射偏光棱镜，包括三块方解石晶体，其特征在于：其中一块方解石晶体的光轴方向平行于偏光棱镜的主截面，另一块方解石晶体的光轴方向垂直于偏光棱镜的主截面，第三块方解石晶体的光轴方向平行于前两块方解石晶体的光轴方向所确立的平面，且与偏光棱镜的主截面之间的夹角为45°。
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