CN106154389A - 一种宽入射角相位延迟器 - Google Patents

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    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/30—Polarising elements
    • G02B5/3083—Birefringent or phase retarding elements

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Abstract

本发明公开了一种宽入射角相位延迟器，延迟器由两种晶体材料制作的相位延迟片构成，所述两种晶体材料分别为正单轴晶体和负单轴晶体，两种单轴晶体的光轴方向正交且快轴方向一致，光正入射时，正单轴晶体产生延迟量R1，负单轴晶体产生延迟量R2，光以一定角度入射时，正单轴晶体产生延迟量R1+d1，负单轴晶体产生的延迟量R2+d2，延迟量d1和延迟量d2数值相等、方向相反。本发明的一种宽入射角相位延迟器，利用不同特性的晶体产生不同的补偿量的特性，可以适用较高级次波片，角度带宽显著优于普通的单材料波片；此外，本发明提供的相位延迟器结构简单，适用接收角大，可以适用于需要将圆偏振光精密聚焦的场合。

Description

一种宽入射角相位延迟器
技术领域
本发明涉及光学元件领域，具体为一种宽入射角相位延迟器。
背景技术
激光以其单色性好、相干长度长、能量密度高、方向性好等优点，激光在加工、医疗等国民经济和前沿科学研究领域有着广泛的应用需求；在空间通信、激光雷达等需求方面更有着重大应用潜力。激光系统包含着大量光学元件，实现激光的产生、放大以及激光光束的折转、偏振等功能。其中相位延迟片是一种在激光系统中大量使用的光学元件，是一种重要的偏振光调制器件，以此实现入射激光光束两种偏振光相位差的调节。同时，与其它光学偏振器件组合成一个系统光路，可以实现各类偏振态之间的相互转化或偏振面的旋转。
现有普通的波片采用单轴晶体制作，如石英等，单一晶体制作的相位延迟器在大视场条件下使用时，光在通过延迟器件时，不同的入射角度条件下产生的延迟量会与正常入射时产生偏差,通常条件下，入射角越大，延迟量偏差越大；在入射角一定时，延迟量的偏差与正常入射式的延迟量成正比。普通的波片在有入射角要求时，通常采用降低波片级次的方法，即波片的绝对延迟量越低，其在大入射角条件下的延迟量变化量越小。但是，降低波片级次不能根本上修正入射角引起的延迟偏差，在入射角较大时，即使零级波片产生的延迟偏差也不可忽略，为此，研制一种适用于宽入射角的相位延迟器。
发明内容
本发明的目的在于提供一种宽入射角相位延迟器，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种宽入射角相位延迟器，延迟器由两种晶体材料制作的相位延迟片构成，所述两种晶体材料分别为正单轴晶体和负单轴晶体，两种单轴晶体的光轴方向正交且快轴方向一致，光正入射时，正单轴晶体产生延迟量R1，负单轴晶体产生延迟量R2，光以一定角度入射时，正单轴晶体产生延迟量R1+d1，负单轴晶体产生的延迟量R2+d2，延迟量d1和延迟量d2数值相等、方向相反。
进一步地，当光正入射时，两片晶体分别产生R1和R2的延迟量，R1+R2为延迟器设计延迟量，光以一定的角度入射到相位延迟片上，通过正单轴晶体时产生R1+d1的延迟，通过负单轴晶体时产生R2+d2的延迟，当d1＝-d2时实现在该入射角条件下相位延迟量与正入射时相等，最终实现该延迟片在宽入射角条件下时相位延迟量保持不变。
进一步地，其中-d1/d2的值由正单轴晶体和负单轴晶体的双折射特性与厚度比值共同决定，对于给定的晶体，通过设计正单轴晶体和负单轴晶体的厚度比值确定两种晶体的延迟量变化率d1/d2值。
进一步地，通过选择晶体类型以及控制晶体的厚度，调整设计延迟量R1+R2。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的一种宽入射角相位延迟器，利用不同特性的晶体产生不同的补偿量的特性，可以适用较高级次波片，角度带宽显著优于普通的单材料波片；此外，本发明提供的相位延迟器结构简单，适用接收角大，可以适用于需要将圆偏振光精密聚焦的场合。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明结构晶体快轴方位示意图
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种宽入射角相位延迟器，延迟器由两种晶体材料制作的相位延迟片构成，所述相位延迟片为正单轴晶体和负单轴晶体构成，两种单轴晶体的光轴方向正交且快轴方向一致，光正入射时，正单轴晶体产生延迟量R1，负单轴晶体产生延迟量R2，光以一定角度入射时，正单轴晶体产生延迟量R1+d1，负单轴晶体产生的延迟量R2+d2，延迟量d1和延迟量d2数值相等、方向相反。
当光正入射时，两片晶体分别产生R1和R2的延迟量，R1+R2为延迟器设计延迟量，光以一定的角度入射到相位延迟片上，通过正单轴晶体时产生R1+d1的延迟，通过负单轴晶体时产生R2+d2的延迟，当d1＝-d2时实现在该入射角条件下相位延迟量与正入射零度入射角时相等，该延迟片在宽入射角条件下时相位延迟量保持不变。
其中-d1/d2的值由正单轴晶体和负单轴晶体的特性决定，同时通过设计正单轴晶体和负单轴晶体的厚度比值确定两种晶体的延迟量比值。
通过选择晶体类型以及控制晶体的厚度，调整设计延迟量R1+R2。
本发明采用两种晶体材料制作相位延迟片，构成该延迟片的材料分别为一种正单轴晶体和一种负单轴晶体，两种晶体的光轴方向正交，即快轴方向一致。当光正入射时，两片晶体分别产生R1和R2的延迟量R1+R2＝延迟器设计延迟量。光以一定的角度入射到延迟器件上，当光经过第一片晶体时产生R1+d1的延迟，当光通过第二片晶体时产生R2+d2的延迟，因为两种晶体分别为正单轴晶体和负单轴晶体，其中d1和d2起代数符号相反。当d1＝-d2时即可以实现在该入射角条件下相位延迟量与零度时相等，可以看作该延迟片在宽入射角条件下时相位延迟量基本不变。其中-d1/d2的值由两种双折射晶体的特性决定，通过设计两种晶体的厚度比值确定两种晶体的延迟量比值。同时控制每个晶体的厚度和延迟量，使得R1+R2为设计所需延迟量。
综上所述，本发明的一种宽入射角相位延迟器，利用不同特性的晶体产生不同的补偿量的特性，可以适用较高级次波片，角度带宽显著优于普通的单材料波片；此外，本发明提供的相位延迟器结构简单，适用接收角大，可以适用于需要将圆偏振光精密聚焦的场合。
本发明提供的技术方案可以采用零级波片结构，通过两种晶体分别制作成低于零级波片的厚度，同时实现较大的带宽和宽入射角。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种宽入射角相位延迟器，其特征在于，延迟器由两种晶体材料制作的相位延迟片构成，所述两种晶体材料分别为正单轴晶体和负单轴晶体，两种单轴晶体的光轴方向正交且快轴方向一致，光正入射时，正单轴晶体产生延迟量R1，负单轴晶体产生延迟量R2，光以一定角度入射时，正单轴晶体产生延迟量R1+d1，负单轴晶体产生的延迟量R2+d2，延迟量d1和延迟量d2数值相等、方向相反。
2.如权利要求1所述的一种宽入射角相位延迟器，其特征在于，当光正入射时，两片晶体分别产生R1和R2的延迟量，R1+R2为延迟器设计延迟量，光以一定的角度入射到相位延迟片上，通过正单轴晶体时产生R1+d1的延迟，通过负单轴晶体时产生R2+d2的延迟，当d1＝-d2时实现在该入射角条件下相位延迟量与正入射时相等，最终实现该延迟片在宽入射角条件下时相位延迟量保持不变。
3.如权利要求1所述的一种宽入射角相位延迟器，其特征在于，其中-d1/d2的值由正单轴晶体和负单轴晶体的双折射特性与厚度比值共同决定，对于给定的晶体，通过设计正单轴晶体和负单轴晶体的厚度比值确定两种晶体的延迟量变化率d1/d2值。
4.如权利要求1所述的一种宽入射角相位延迟器，其特征在于，通过选择晶体类型以及控制晶体的厚度，调整设计延迟量R1+R2。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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