CN110441914A - 一种消偏振分光装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种消偏振分光装置，包括第一直角棱镜、第二直角棱镜以及夹设于第一直角棱镜的第一分光斜面和第二直角棱镜的第二分光斜面之间的消偏振分光膜；所述的第一直角棱镜和第二直角棱镜由相同材质且折射率为1.9‑2.4的玻璃材料制成；所述的消偏振分光膜由折射率为1.1‑1.38的单层膜组成。采用本发明的消偏振分光装置即可实现极佳的宽波段(可见光和近红外光)消偏振效果。
Description
技术领域
本发明涉及光学领域，特别涉及一种消偏振分光装置。
背景技术
当光线斜入射时，由于膜层对两偏振态(P偏振光和S偏振光)的有效折射率不同，引起的反射光、透射光和相位差都不同，因此不可避免地会产生偏振效应，在胶合棱镜中尤为明显。这一现象在许多激光应用的光学系统都是负面影响因素，需要得到消除。
消偏振分光棱镜通常由两直角棱镜胶合而成，即取两相同等腰直角棱镜，然后在其一直角棱镜的分光斜面上制备消偏振分光膜，最后把两直角棱镜斜面进行胶合的方案。一般消偏振分光膜是多层膜的结构，通常由多种介质材料重复叠加组合而成，膜系层数多、结构复杂，精度进度要求高、对镀膜设备的依赖程度高，生产难度大、生产成本高。
发明内容
本发明提供一种消偏振分光装置，该消偏振分光装置采用单层膜的消偏振分光膜来实现消偏振分光，不仅结构简单、容易制备、消偏振效率高，而且通过改变消偏振分光膜的厚度即可调节透反比，透反容易调节。
本发明是这样实现的：
一种消偏振分光装置，包括第一直角棱镜、第二直角棱镜以及夹设于第一直角棱镜的第一分光斜面和第二直角棱镜的第二分光斜面之间的消偏振分光膜；
所述的第一直角棱镜和第二直角棱镜由相同材质且折射率为1.9-2.4的玻璃材料制成；
所述的消偏振分光膜由折射率为1.1-1.38的单层膜组成。
进一步地，所述消偏振分光膜的厚度为55-110nm。
进一步地，所述的第一直角棱镜和第二直角棱镜均为45度角的等腰直角棱镜。
进一步地，所述消偏振分光膜为纳米多孔SiO2膜。
较之现有技术而言，本发明具有以下优点：
(1)采用本发明的消偏振分光装置即可实现极佳的宽波段(可见光和近红外光)消偏振效果；
(2)通过调整单层消偏振分光膜的厚度即可实现任意透反比；
(3)该装置对激光或线宽较窄波段具有消偏振效率高和透反比容易调控的特点。
(4)该装置还具有在一定光谱范围内(可见光和近红外光)透过率或反射率随波长近似线性变化的特点。
(5)该装置采用两块等腰直角棱镜的组合，能保持出射透过光和反射光的垂直状态。
附图说明
图1为本发明的剖视结构示意图。
图2是图1的A部放大示意图。
图3是本发明实施例1消偏振分光装置透过率特性图；
图4是本发明实施例2消偏振分光装置透过率特性图；
图5是本发明实施例3消偏振分光装置透过率特性图。
图6是本发明实施例4消偏振分光装置透过率特性图。
标号说明：1-第一直角棱镜，1-1-第一分光斜面，2-消偏振分光膜，3-第二直角棱镜，3-1-第二分光斜面。
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例对本发明内容进行详细说明：
如图1、2所示为本发明提供的一种消偏振分光装置(该视角是棱镜的横截面，一种消偏振分光装置，包括第一直角棱镜1、第二直角棱镜3以及夹设于第一直角棱镜1的第一分光斜面1-1和第二直角棱镜3的第二分光斜面3-1之间的消偏振分光膜2；
所述的第一直角棱镜1和第二直角棱镜3由同材料的高折射率玻璃材料制成，所述第一直角棱镜1和第二直角棱镜3的折射率为1.9-2.4；
所述的消偏振分光膜2由折射率为1.1-1.38单层膜组成。
进一步地，所述的第一直角棱镜1和第二直角棱镜3均为45度角的等腰直角棱镜。
进一步地，所述消偏振分光膜2是溶胶-凝胶法制备的膜层空隙率较高的低折射率纳米多孔SiO2。
优选地，所述直角棱镜采用日本Hoya的E-FDS3(折射率n＝2.1042)或日本Sumita的K-PSFn2(折射率n＝2.001)高折射率玻璃。
本发明的制造工艺包括：利用溶胶-凝胶技术在任一直角棱镜斜面上精确沉积规定厚度要求的单层低折射率率SiO2膜n＝1.1-1.38，然后通过光学胶水将两直角棱镜胶合起来，最终形成所述的消偏振分光装置。
实施例1
本实施例所述棱镜玻璃材料为Hoya的E-FDS3(n＝2.1042)。
本实施例所述消偏振分光膜是用溶胶-凝胶法制备的低折射率SiO2 (n＝1.21)单层膜；所述分光膜厚度为79nm。
如图3所示，为本发明消偏振分光装置透过率特性图，从图中可以看出，本发明提供的分光装置可以在可见光(400-700nm)全波段范围内高效地实现消偏振，使得S光和P光的分离量|Tp-Ts|<1.0％。同时针对具体点的分光比为 T/R＝38％/62％@450nm，T/R＝50％/50％@550nm，T/R＝60％/40％@650nm。
实施例2：
本实施例所述棱镜玻璃材料为Hoya的E-FDS3(n＝2.1042)。
本实施例所述消偏振分光膜是用溶胶-凝胶法制备的低折射率SiO2 (n＝1.21)单层膜；所述分光膜厚度为55nm。
如图4所示，为本发明消偏振分光装置透过率特性图，从图中可以看出，本发明提供的分光装置可以在可见光(400-700nm)全波段范围内高效地实现消偏振，使得S光和P光的分离量|Tp-Ts|<1.0％。同时针对具体点的分光比为 T/R＝60％/40％@450nm，T/R＝70％/30％@550nm，T/R＝77％/23％@650nm。
实施例3：
本实施例所述棱镜玻璃材料为Hoya的E-FDS3(n＝2.1042)。
本实施例所述消偏振分光膜是用溶胶-凝胶法制备的低折射率SiO2 (n＝1.21)单层膜；所述分光膜厚度为110nm。
如图5所示，为本发明消偏振分光装置透过率特性图，从图中可以看出，本发明提供的分光装置可以在可见光(400-700nm)全波段范围内高效地实现消偏振，使得S光和P光的分离量|Tp-Ts|<1.0％。同时针对具体点的分光比为 T/R＝20％/80％@450nm，T/R＝30％/70％@550nm，T/R＝40％/60％@650nm。
实施例4
本实施例所述棱镜玻璃材料为成都光明ZF62(n＝1.92286)。
本实施例所述消偏振分光膜是用溶胶-凝胶法制备的低折射率SiO2 (n＝1.115)单层膜；所述分光膜厚度为88nm。
如图6所示，为本发明消偏振分光装置透过率特性图，从图中可以看出，本发明提供的分光装置可以在可见光(400-700nm)全波段范围内高效地实现消偏振，使得S光和P光的分离量|Tp-Ts|<1.0％。同时针对具体点的分光比为 T/R＝38％/62％@450nm，T/R＝50％/50％@550nm，T/R＝60％/40％@650nm。
上述具体实施方式只是对本发明的技术方案进行详细解释，本发明并不只仅仅局限于上述实施例，凡是依据本发明原理的任何改进或替换，均应在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种消偏振分光装置，其特征在于：包括第一直角棱镜(1)、第二直角棱镜(3)以及夹设于第一直角棱镜(1)的第一分光斜面(1-1)和第二直角棱镜(3)的第二分光斜面(3-1)之间的消偏振分光膜(2)；
所述的第一直角棱镜(1)和第二直角棱镜(3)由相同材质且折射率为1.9-2.4的玻璃材料制成；
所述的消偏振分光膜(2)由折射率为1.1-1.38的单层膜组成。
2.根据权利要求1所述的消偏振分光装置，其特征在于：所述消偏振分光膜(2)的厚度为55-110nm。
3.根据权利要求1所述的消偏振分光装置，其特征在于：所述的第一直角棱镜(1)和第二直角棱镜(3)均为45度角的等腰直角棱镜。
4.根据权利要求1所述的消偏振分光装置，其特征在于：所述消偏振分光膜(2)为纳米多孔SiO2膜。
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