CN115166989A - 一种激光缩束器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种激光缩束器，包括直角棱镜、斜方棱镜和半波片，所述的直角棱镜包括第一直角面、第二直角面和连接于第一直角面和第二直角面之间的斜面，所述的斜方棱镜第一侧面外侧镀制有透P偏振光且反S偏振光的分光膜一之后与和斜面胶合连接，所述的半波片粘合于斜方棱镜第三侧面外侧；所述的第二直角面与斜面的夹角为45°。本发明的激光缩束器能将一长条形的光束整形成一个较规则的点形光束，而且结构简单，仅由直角棱镜、斜方棱镜和波片构成，容易加工制造；能应用于体积小型化的实际应用场合，实现光学系统小型化或微型化。

Description

一种激光缩束器
技术领域
本发明涉及一种激光缩束器。
背景技术
通常来说，光束整形器(或者光束转换器)是可以改变光束形状的光学装置，即，改变光束空间性质的光学装置。例如，存在折射和微光学光束整形器，可以将高斯型入射光束整形为平顶光束。随着激光器技术的进步和发展，激光光束整形也得到越来越广泛的应用，例如把高斯光束转换为圆形、矩形或其他各种形状的均匀强度分布，这意味着在更广泛的意义上，强度分布的产生和控制，包括向非均匀光束而非平顶光束的转换，或从非高斯光束的转换。
发明内容
本发明提供一种激光缩束器，本发明的激光缩束器能将一长条形的光束整形成一个较规则的点形光束。
本发明通过以下技术方案实现：
一种激光缩束器，包括直角棱镜、斜方棱镜和半波片，
所述的直角棱镜包括第一直角面、第二直角面和连接于第一直角面和第二直角面之间的斜面，
所述的斜方棱镜包括与直角棱镜的斜面重叠设置的第一侧面、与所述的第一侧面平行的第二侧面、与所述的第一直角面设置在同一平面上并连接在第一侧面和第二侧面对应侧边缘之间的第三侧面、以及与所述的第三侧面平行并连接在第一侧面和第二侧面对应侧边缘之间的第四侧面，
所述的第一侧面外侧镀制有透P偏振光且反S偏振光的分光膜一之后与和斜面胶合连接，
所述的半波片粘合于所述的第三侧面外侧；
所述的第二直角面与斜面的夹角为45°。
所述的半波片能将P偏振光转换成S偏振光。
进一步地，所述的第一直角面和第四侧面均镀制有增透膜。
进一步地，所述的分光膜一由以下多层膜从里至外依次堆叠而成：第一Ta2O5层、第一SiO2层、第二Ta2O5层、第二SiO2层、第三Ta2O5层、第三SiO2层、第四Ta2O5层、第四SiO2层、第五Ta2O5层、第五SiO2层、第六Ta2O5层、第六SiO2层、第七Ta2O5层、第七SiO2层、第八Ta2O5层、第八SiO2层、第九Ta2O5层、第九SiO2层、第十Ta2O5层、第十SiO2层、第十一Ta2O5层，
第一Ta2O5层的厚度为84.13-87.57nm；第一SiO2层的厚度为164.90-171.64nm；第二Ta2O5层的厚度为83.12-86.56nm；第二SiO2层的厚度为247.33-257.43nm；第三Ta2O5层的厚度为83.16-85.86nm；第三SiO2层的厚度为247.33-257.43nm；第四Ta2O5层的厚度为83.16-85.86nm；第四SiO2层的厚度为247.33-257.43nm；第五Ta2O5层的厚度为83.16-85.86nm；第五SiO2层的厚度为247.33-257.43nm；第六Ta2O5层的厚度为83.16-85.86nm；第六SiO2层的厚度为247.33-257.43nm；第七Ta2O5层的厚度为247.33-257.43nm；第七SiO2层的厚度为83.16-85.86nm；第八Ta2O5层的厚度为247.33-257.43nm；第八SiO2层的厚度为83.16-85.86nm；第九Ta2O5层的厚度为247.33-257.43nm；第九SiO2层的厚度为83.16-85.86nm；第十Ta2O5层的厚度为247.33-257.43nm；第十SiO2层的厚度为164.90-171.64nm；第十一Ta2O5层的厚度为84.13-87.57nm。
进一步地，所述的增透膜由以下多层膜从里至外依次堆叠而成：第十二Ta2O5层、第十二SiO2层、第十三Ta2O5层和第十三SiO2层；
所述的第十二Ta2O5层的厚度为37.35-38.87nm、第十二SiO2层的厚度为49.58-51.60nm、第十三Ta2O5层的厚度为117.54-122.33nm和第十三SiO2层的厚度为156.98-163.38nm。
较之前的现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明的激光缩束器能将一长条形的光束整形成一个较规则的点形光束，而且结构简单，仅由直角棱镜、斜方棱镜和波片构成，容易加工制造；能应用于体积小型化的实际应用场合，实现光学系统小型化或微型化。充分利用了偏振光学元件PBS棱镜和二分之一波片的偏振特性，虽然改变了激光偏振态，但是未改变激光能量，缩束质量好，使用效果佳。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是实施例1分光膜的光谱曲线；
图3是实施例1增透膜的光谱曲线；
图4是实施例2分光膜的光谱曲线；
图5是实施例2的增透膜的光谱曲线；
图6是实施例3分光膜的光谱曲线；
图7是实施例3的增透膜的光谱曲线。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进一步阐述
实施例1
一种激光缩束器，包括直角棱镜1、斜方棱镜2和半波片3，
所述的直角棱镜1包括第一直角面1-1、第二直角面1-2和连接于第一直角面1-1和第二直角面1-2之间的斜面1-3，
所述的斜方棱镜2包括与直角棱镜1的斜面1-3重叠设置的第一侧面2-1、与所述的第一侧面2-1平行的第二侧面2-2、与所述的第一直角面1-1设置在同一平面上并连接在第一侧面2-1和第二侧面2-2对应侧边缘之间的第三侧面2-3、以及与所述的第三侧面2-3平行并连接在第一侧面2-1和第二侧面2-2对应侧边缘之间的第四侧面2-4，
所述的第一侧面2-1外侧镀制有透P偏振光且反S偏振光的分光膜一4之后与和斜面1-3胶合连接，
所述的半波片3粘合于所述的第三侧面2-3外侧；
所述的第二直角面1-2与斜面1-3的夹角为45°。
所述的第一直角面1-1和第四侧面2-4均镀制有增透膜5。
所述的分光膜一4由以下多层膜从里至外依次堆叠而成：第一Ta2O5层、第一SiO2层、第二Ta2O5层、第二SiO2层、第三Ta2O5层、第三SiO2层、第四Ta2O5层、第四SiO2层、第五Ta2O5层、第五SiO2层、第六Ta2O5层、第六SiO2层、第七Ta2O5层、第七SiO2层、第八Ta2O5层、第八SiO2层、第九Ta2O5层、第九SiO2层、第十Ta2O5层、第十SiO2层、第十一Ta2O5层，
第一Ta2O5层的厚度为85.85nm；第一SiO2层的厚度为168.27nm；第二Ta2O5层的厚度为84.86nm；第二SiO2层的厚度为252.38nm；第三Ta2O5层的厚度为84.86nm；第三SiO2层的厚度为252.38nm；第四Ta2O5层的厚度为84.86nm；第四SiO2层的厚度为252.38nm；第五Ta2O5层的厚度为84.86nm；第五SiO2层的厚度为252.38nm；第六Ta2O5层的厚度为84.86nm；第六SiO2层的厚度为252.38nm；第七Ta2O5层的厚度为84.86nm；第七SiO2层的厚度为252.38nm；第八Ta2O5层的厚度为84.86nm；第八SiO2层的厚度为252.38nm；第九Ta2O5层的厚度为84.86nm；第九SiO2层的厚度为252.38nm；第十Ta2O5层的厚度为84.86nm；第十SiO2层的厚度为168.27nm；第十一Ta2O5层的厚度为85.85nm。
所述的增透膜5由以下多层膜从里至外依次堆叠而成：第十二Ta2O5层、第十二SiO2层、第十三Ta2O5层和第十三SiO2层；所述的第十二Ta2O5层的厚度为38.11nm、第十二SiO2层的厚度为50.59nm、第十三Ta2O5层的厚度为119.94nm和第十三SiO2层的厚度为160.18nm。
实施例2
一种激光缩束器，包括直角棱镜1、斜方棱镜2和半波片3，
所述的直角棱镜1包括第一直角面1-1、第二直角面1-2和连接于第一直角面1-1和第二直角面1-2之间的斜面1-3，
所述的斜方棱镜2包括与直角棱镜1的斜面1-3重叠设置的第一侧面2-1、与所述的第一侧面2-1平行的第二侧面2-2、与所述的第一直角面1-1设置在同一平面上并连接在第一侧面2-1和第二侧面2-2对应侧边缘之间的第三侧面2-3、以及与所述的第三侧面2-3平行并连接在第一侧面2-1和第二侧面2-2对应侧边缘之间的第四侧面2-4，
所述的第一侧面2-1外侧镀制有透P偏振光且反S偏振光的分光膜一4之后与和斜面1-3胶合连接，
所述的半波片3粘合于所述的第三侧面2-3外侧；
所述的第二直角面1-2与斜面1-3的夹角为45°。
所述的第一直角面1-1和第四侧面2-4均镀制有增透膜5。
所述的分光膜一4由以下多层膜从里至外依次堆叠而成：第一Ta2O5层、第一SiO2层、第二Ta2O5层、第二SiO2层、第三Ta2O5层、第三SiO2层、第四Ta2O5层、第四SiO2层、第五Ta2O5层、第五SiO2层、第六Ta2O5层、第六SiO2层、第七Ta2O5层、第七SiO2层、第八Ta2O5层、第八SiO2层、第九Ta2O5层、第九SiO2层、第十Ta2O5层、第十SiO2层、第十一Ta2O5层，
第一Ta2O5层的厚度为84.13nm；第一SiO2层的厚度为164.90nm；第二Ta2O5层的厚度为83.12nm；第二SiO2层的厚度为247.33nm；第三Ta2O5层的厚度为83.16nm；第三SiO2层的厚度为247.33nm；第四Ta2O5层的厚度为83.16nm；第四SiO2层的厚度为247.33nm；第五Ta2O5层的厚度为83.16nm；第五SiO2层的厚度为247.33nm；第六Ta2O5层的厚度为83.16nm；第六SiO2层的厚度为247.33nm；第七Ta2O5层的厚度为247.33nm；第七SiO2层的厚度为83.16nm；第八Ta2O5层的厚度为247.33nm；第八SiO2层的厚度为83.16nm；第九Ta2O5层的厚度为247.33nm；第九SiO2层的厚度为83.16nm；第十Ta2O5层的厚度为247.33nm；第十SiO2层的厚度为164.90nm；第十一Ta2O5层的厚度为84.13nm。
所述的增透膜5由以下多层膜从里至外依次堆叠而成：第十二Ta2O5层、第十二SiO2层、第十三Ta2O5层和第十三SiO2层；
所述的第十二Ta2O5层的厚度为37.35nm、第十二SiO2层的厚度为49.58nm、第十三Ta2O5层的厚度为117.54nm和第十三SiO2层的厚度为156.98nm。
实施例3
一种激光缩束器，包括直角棱镜1、斜方棱镜2和半波片3，
所述的直角棱镜1包括第一直角面1-1、第二直角面1-2和连接于第一直角面1-1和第二直角面1-2之间的斜面1-3，
所述的斜方棱镜2包括与直角棱镜1的斜面1-3重叠设置的第一侧面2-1、与所述的第一侧面2-1平行的第二侧面2-2、与所述的第一直角面1-1设置在同一平面上并连接在第一侧面2-1和第二侧面2-2对应侧边缘之间的第三侧面2-3、以及与所述的第三侧面2-3平行并连接在第一侧面2-1和第二侧面2-2对应侧边缘之间的第四侧面2-4，
所述的第一侧面2-1外侧镀制有透P偏振光且反S偏振光的分光膜一4之后与和斜面1-3胶合连接，
所述的半波片3粘合于所述的第三侧面2-3外侧；
所述的第二直角面1-2与斜面1-3的夹角为45°。
所述的第一直角面1-1和第四侧面2-4均镀制有增透膜5。
所述的分光膜一4由以下多层膜从里至外依次堆叠而成：第一Ta2O5层、第一SiO2层、第二Ta2O5层、第二SiO2层、第三Ta2O5层、第三SiO2层、第四Ta2O5层、第四SiO2层、第五Ta2O5层、第五SiO2层、第六Ta2O5层、第六SiO2层、第七Ta2O5层、第七SiO2层、第八Ta2O5层、第八SiO2层、第九Ta2O5层、第九SiO2层、第十Ta2O5层、第十SiO2层、第十一Ta2O5层，
第一Ta2O5层的厚度为87.57nm；第一SiO2层的厚度为171.64nm；第二Ta2O5层的厚度为86.56nm；第二SiO2层的厚度为257.43nm；第三Ta2O5层的厚度为85.86nm；第三SiO2层的厚度为257.43nm；第四Ta2O5层的厚度为85.86nm；第四SiO2层的厚度为257.43nm；第五Ta2O5层的厚度为85.86nm；第五SiO2层的厚度为257.43nm；第六Ta2O5层的厚度为85.86nm；第六SiO2层的厚度为257.43nm；第七Ta2O5层的厚度为257.43nm；第七SiO2层的厚度为85.86nm；第八Ta2O5层的厚度为257.43nm；第八SiO2层的厚度为85.86nm；第九Ta2O5层的厚度为257.43nm；第九SiO2层的厚度为85.86nm；第十Ta2O5层的厚度为257.43nm；第十SiO2层的厚度为171.64nm；第十一Ta2O5层的厚度为87.57nm。
所述的增透膜5由以下多层膜从里至外依次堆叠而成：第十二Ta2O5层、第十二SiO2层、第十三Ta2O5层和第十三SiO2层；
所述的第十二Ta2O5层的厚度为38.87nm、第十二SiO2层的厚度为51.60nm、第十三Ta2O5层的厚度为122.33nm和第十三SiO2层的厚度为163.38nm。
以上实施例的选用的N＝1.52的K 9玻璃作为棱镜基板材料；先加工出一直角棱镜和一斜方棱镜，在斜方棱镜的第一侧面(2-1)镀上分光膜一，分光膜一的分光膜指标Tp>99％@905±20nm Rs>99％@905±20nm AOI＝45度(对玻璃入射)，所述的二分之波片为双折射晶体材料石英晶体制成的厚度为0.15mm的二分之波片，相位延迟精度满足±3％＠905±20nm，增透膜的AR＠905±20nm，AR膜指标R<0.1％@905±20nm，AOI＝0度(对空气入射)。其中Ta2O5为高折射率膜层(N＝2.15)，SiO2为低折射率膜层(N＝1.46)。
本发明不仅限于上述实施例，凡是依据本发明所作出的简单替换均在本发明保护范围之内。

Claims (4)

1.一种激光缩束器，其特征在于：包括直角棱镜(1)、斜方棱镜(2)和半波片(3)，
所述的直角棱镜(1)包括第一直角面(1-1)、第二直角面(1-2)和连接于第一直角面(1-1)和第二直角面(1-2)之间的斜面(1-3)，
所述的斜方棱镜(2)包括与直角棱镜(1)的斜面(1-3)重叠设置的第一侧面(2-1)、与所述的第一侧面(2-1)平行的第二侧面(2-2)、与所述的第一直角面(1-1)设置在同一平面上并连接在第一侧面(2-1)和第二侧面(2-2)对应侧边缘之间的第三侧面(2-3)、以及与所述的第三侧面(2-3)平行并连接在第一侧面(2-1)和第二侧面(2-2)对应侧边缘之间的第四侧面(2-4)，
所述的第一侧面(2-1)外侧镀制有透P偏振光且反S偏振光的分光膜一(4)之后与和斜面(1-3)胶合连接，
所述的半波片(3)粘合于所述的第三侧面(2-3)外侧；
所述的第二直角面(1-2)与斜面(1-3)的夹角为45°。
2.根据权利要求1所述的一种激光缩束器，其特征在于：所述的第一直角面(1-1)和第四侧面(2-4)外侧均镀制有增透膜(5)。
3.根据权利要求1所述的一种激光缩束器，其特征在于：所述的分光膜一(4)由以下多层膜从第一侧面(2-1)由里至外依次堆叠而成：第一Ta2O5层、第一SiO2层、第二Ta2O5层、第二SiO2层、第三Ta2O5层、第三SiO2层、第四Ta2O5层、第四SiO2层、第五Ta2O5层、第五SiO2层、第六Ta2O5层、第六SiO2层、第七Ta2O5层、第七SiO2层、第八Ta2O5层、第八SiO2层、第九Ta2O5层、第九SiO2层、第十Ta2O5层、第十SiO2层、第十一Ta2O5层；
第一Ta2O5层的厚度为84.13-87.57nm；第一SiO2层的厚度为164.90-171.64nm；第二Ta2O5层的厚度为83.12-86.56nm；第二SiO2层的厚度为247.33-257.43nm；第三Ta2O5层的厚度为83.16-85.86nm；第三SiO2层的厚度为247.33-257.43nm；第四Ta2O5层的厚度为83.16-85.86nm；第四SiO2层的厚度为247.33-257.43nm；第五Ta2O5层的厚度为83.16-85.86nm；第五SiO2层的厚度为247.33-257.43nm；第六Ta2O5层的厚度为83.16-85.86nm；第六SiO2层的厚度为247.33-257.43nm；第七Ta2O5层的厚度为247.33-257.43nm；第七SiO2层的厚度为83.16-85.86nm；第八Ta2O5层的厚度为247.33-257.43nm；第八SiO2层的厚度为83.16-85.86nm；第九Ta2O5层的厚度为247.33-257.43nm；第九SiO2层的厚度为83.16-85.86nm；第十Ta2O5层的厚度为247.33-257.43nm；第十SiO2层的厚度为164.90-171.64nm；第十一Ta2O5层的厚度为84.13-87.57nm。
4.根据权利要求1所述的一种激光缩束器，其特征在于：所述的增透膜(5)由以下多层膜从里至外依次堆叠而成：第十二Ta2O5层、第十二SiO2层、第十三Ta2O5层和第十三SiO2层；
所述的第十二Ta2O5层的厚度为37.35-38.87nm、第十二SiO2层的厚度为49.58-51.60nm、第十三Ta2O5层的厚度为117.54-122.33nm和第十三SiO2层的厚度为156.98-163.38nm。
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