CN118068470A - 一种激光发射角度定位识别滤光片及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种激光发射角度定位识别滤光片及其应用，本发明滤光片包括第一透明基底层、镀制在第一透明基底层一侧面上的金属‑介质滤光膜层以及胶粘在金属‑介质滤光膜层另一侧面上的并与所述的第一透明基底层平行设置的第二透明基底层；所述的金属‑介质滤光膜层包括从第一透明基底层上从里至外依次堆积的第一介质膜堆层、金属银层及第二介质膜堆层；本发明的滤光片对532nm激光的45°入射角的P‑偏振光具有高的透过率，而对该532nm激光的45°入射角的S‑偏振光截止，并且对其它入射角的532nm激光的P‑偏振光和S‑偏振光均截止，而且本发明对角度非常敏感，截止角度与透过角度过渡带仅有1°，因此角度识别精度高。
Description
技术领域
本发明涉及光学仪器领域，具体涉及一种激光发射角度定位识别滤光片及其应用。
背景技术
随着光机电一体化技术的革新，光学仪器尤其是应用在航空、航天、医疗上的遥感仪，正朝着精度高、光谱信息稳定、集成度更高的方向发展。带通滤光片作为精细分光元件，是多通道光学仪器的重要组成部分，其可对光学仪器的分辨率、信噪比等重要性能产生直接影响。
常规的带通滤光片主要分为全介质带通滤光片和诱导透射带通滤光片。一般在垂直入射的情况下，带通滤光片需要保证对光谱范围具有较高的透过率，而对滤光片透射峰的两边光谱进行抑制。全介质带通滤光片通常采用的方式是利用全介质长、短波通干涉截止滤光片来实现带外抑制，但由于受到介质材料特性及膜层总厚度的影响而难以实现很宽光谱范围的带外抑制。诱导透射滤光片，其结构采用了多层介质膜与金属膜的组合，有效抑制了长波旁通带，提高了滤光片的信噪比。传统的金属－介质诱导滤光片主要用于对光谱某一特定波长的光线进行透过而其他波段的光线截止，其功能是波长选择性。目前，国内厂家和研究所在金属-介质诱导滤光片的开发上取得了长足的进展，带通可以做到小于1nm，比如DWDM，截止带通常可做到OD6，因此可以说现有的诱导透射滤光片带窄、截止深度高。然而大部分的研究重心都在选择性地分离光谱，目前没有对角度对光谱的影响的相关研究。
当光线倾斜入射到光学薄膜时，由于电场和磁场在各个膜层的切向分量要保持连续，会使光线的P-偏振光和S-偏振光的有效折射率出现差别，从而导致偏振效应的产生。在入射角达到一定角度时，P-偏振光和S-偏振光能够实现有效的分离。目前市面上偏振棱镜的光线很多是以45°角入射到棱镜胶合斜面上，平面偏振分光片以45°角入射，然而在实际的组装中，由于棱镜和平面因材料自身折射率差异、胶层和薄膜折射率差异以及入射面和出射面之间的平行度和波前差导致光路偏离了机械定位的角度，因此需要一种能对激光的45°定位识别的滤光片。
发明内容
本发明提供一种激光发射角度定位识别滤光片及其应用，本发明的激光发射角度定位识别滤光片对532nm激光的45°入射角的P-偏振光具有高的透过率，而对该532nm激光的45°入射角的S-偏振光截止，并且对其它入射角的532nm激光的P-偏振光和S-偏振光均截止，而且本发明对角度非常敏感，截止角度与透过角度过渡带仅有1°，因此角度识别精度高。
本发明通过以下技术实现：
一种激光发射角度定位识别滤光片，包括第一透明基底层、镀制在第一透明基底层一侧面上的金属-介质滤光膜层以及胶粘在金属-介质滤光膜层另一侧面上的并与所述的第一透明基底层平行设置的第二透明基底层；
所述的金属-介质滤光膜层包括从第一透明基底层上从里至外依次堆积的第一介质膜堆层、金属银层及第二介质膜堆层；
所述的第一介质膜堆层包括在第一透明基底层上从里至外依次堆积的1.8277H、1.287L、1.7351H、1.6491L、1.3784H、1.2022L、1.5986H、1.2188L、0.8296H和0.9254L；
所述的金属银层的厚度为49.12nm；
所述的第二介质膜堆层包括在金属银层另一侧面上从里至外依次堆积的0.4421L、0.8192H、2.1536L、1.625H、0.8692L、1.0992H、1.7366L、1.6674H、1.4117L、1.5349H、1.626L和1.006H；
其中H代表对应1/4波长光学厚度的TiO2 层，L代表对应1/4波长光学厚度的MgF2层，该金属-介质滤光膜层的中心波长为532nm；
H和L前的数值为各个膜层厚度的系数。
本方案对波长为532 nm的入射角为45°的激光具有高的透过率，而对其它入射角的激光截止，具体地，S-偏振光透过率Ts<1.5%@0-90°，P-偏振光透过Tp<1.5%@0-43°和47-90°，Tp>85%@45°，也就是说本方案对波长为532 nm激光的45°角的p-偏振光的透过率大于85%，而对其它角度p－偏振光的透过率小于1.5%，且对s-偏振光的透过率小于1.5%，因此，可以定位识别出波长为532nm激光的角度为45°的p-偏振光。
优选地，所述的第一透明基底层和第二透明基底层的折射率相同且折射率在1.7-2.4之间。
金属-介质滤光膜层和第二透明基底层之间的胶采用折射率在1.46-1.52之间的且厚度为2-5微米的透明光敏胶或者热胶。
所述的第一透明基底层和第二透明基底层采用ZnS材料。
光源角度调控器，将所述激光发射角度定位识别滤光片用于光源角度调控器中，用于调整光源角度调控器的激光发射器的激光发射角度。
光源角度调控器，包括所述的激光发射角度定位识别滤光片，还包括激光发射器以及感光元件；所述激光发射器位于滤光片一侧，激光发射器的激光发射口朝向滤光片的第二透明基底层所在侧，且激光发射器相对滤光片的激光发射角度能调整；所述感光元件设于滤光片的另一侧。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的滤光片对波长为532 nm激光的45°角的p-偏振光的透过率大于85%，而对其它角度p－偏振光的透过率小于1.5%，且对s-偏振光的透过率小于1.5%，因此可以定位识别出波长为532nm激光的角度为45°的p-偏振光。针对特定波长的激光以不同的角度入射到该滤光片上，S-偏振光和大部分的P-偏振光全部反射，只有特定角度的P-偏振光平行于入射角进行出射。完全隔离了S-偏振光，保证透过滤光片为单一的P-偏振光。
而且本发明的激光发射角度定位识别滤光片对532 nm激光的45°角非常敏感，截止角度与透过角度过渡带仅有1°，因此角度识别精度高。
本发明的滤光片为光开关提供一种新的可能，可以作为光源角度调控器，同时使用该滤光片还能对光束进行整形，保证方向一致。
附图说明
图1是本发明实施例1的滤光片的结构示意图。
图2是本发明实施例1的P-偏振光和S-偏振光角度透过图谱。
图3是本发明实施例2的光源角度调控器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图1—2对本发明的技术方案进行详细说明。下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”“里”“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例1
如图1所示，本实施例的激光发射角度定位识别滤光片，包括第一透明基底层1、镀制在第一透明基底层1一侧面上的金属-介质滤光膜层2以及胶粘在金属-介质滤光膜层2上的第二透明基底层3；
所述的金属-介质滤光膜层2包括从第一透明基底层1上从里至外依次堆积的第一介质膜堆层2-1、金属银层2-2、第二介质膜堆层2-3；
所述的第一介质膜堆层2-1包括在第一透明基底层1上从里至外依次堆积的1.8277H、1.287L、1.7351H、1.6491L、1.3784H、1.2022L、1.5986H、1.2188L、0.8296H和0.9254L；
所述的金属银层2-2的厚度为49.12nm；
所述的第二介质膜堆层2-3包括在金属银层2-2上从里至外依次堆积的0.4421L、0.8192H、2.1536L、1.625H、0.8692L、1.0992H、1.7366L、1.6674H、1.4117L、1.5349H、1.626L和1.006H；
其中H代表对应1/4波长光学厚度的TiO2 层，L代表对应1/4波长光学厚度的MgF2层，该金属-介质滤光膜层的中心波长为532nm；
H和L前的数值为各个膜层厚度的系数。
金属-介质滤光膜层2和第二透明基底层3之间的胶采用折射率在1.46-1.52之间的且厚度为2-5微米的透明光敏胶或者热胶。本实施例具体选择折射率为1.52的NOA61的透明光敏胶，厚度为3微米。
本实施例所述的第一透明基底层1和第二透明基底层3的折射率相同且折射率在1.7-2.4之间。本实施例具体选择ZnS，也可以选择其它的折射率在1.7-2.4之间的材料作为基底层。
光从第二透明基底层入射，本实施例得到的P-偏振光和S-偏振光角度透过图谱如图2所示，本方案对激光波长为532 nm的定位识别角为45°，其中，S-偏振光透过率Ts<1.5%@0-90°，P-偏振光透过Tp<1.5%@0-43°和47-90°，Tp>85%@45°，本方案对波长为532 nm激光的45°角的p-偏振光的透过率大于85%，而对其它角度p-偏振光的透过率小于1.5%，且对s-偏振光的透过率小于1.5%，因此可以定位识别出波长为532nm激光的角度为45°的p-偏振光。
所有角度的S-偏振光发生反射，入射角45度S-偏振光全反射，P-偏振透过率达到85%，其余角度的光线截止。整个截止波段光谱范围宽，截止与高透角度陡度高，过渡角度小于1°，大幅提升了角度敏感性。入射角在45度时，S-偏振光和P-偏振光有效分离，确保入射激光具有单一的偏振态，提升激光的偏振纯度。
将所述激光发射角度定位识别滤光片用于光源角度调控器中，能用于调整光源角度调控器的激光发射器的激光发射角度。
实施例2
如图3所示，本实施例的光源角度调控器，包括所述的激光发射角度定位识别滤光片、激光发射器4以及感光元件5；使用时将所述激光发射器4位于滤光片一侧，激光发射器4的激光发射口朝向滤光片的第二透明基底层3所在侧，且激光发射器4相对滤光片的激光发射角度能调整；所述感光元件5设于滤光片的另一侧。当激光发射器4发射的532nm的激光相对滤光片法线的夹角为45°时，P光通过，其它光截止，且其它角度入射的532nm的激光也截止，从而能调节出选择出激光发射器4发射激光的角度。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (5)
1.一种激光发射角度定位识别滤光片，其特征在于：包括第一透明基底层（1）、镀制在第一透明基底层（1）一侧面上的金属-介质滤光膜层（2）以及胶粘在金属-介质滤光膜层（2）另一侧面上的并与所述的第一透明基底层（1）平行设置的第二透明基底层（3）；
所述的金属-介质滤光膜层（2）包括从第一透明基底层（1）上从里至外依次堆积的第一介质膜堆层（2-1）、金属银层（2-2）及第二介质膜堆层（2-3）；
所述的第一介质膜堆层（2-1）包括在第一透明基底层（1）上从里至外依次堆积的1.8277H、1.287L、1.7351H、1.6491L、1.3784H、1.2022L、1.5986H、1.2188L、0.8296H和0.9254L；
所述的金属银层（2-2）的厚度为49.12nm；
所述的第二介质膜堆层（2-3）包括在金属银层（2-2）另一侧面上从里至外依次堆积的0.4421L、0.8192H、2.1536L、1.625H、0.8692L、1.0992H、1.7366L、1.6674H、1.4117L、1.5349H、1.626L和1.006H；
其中H代表对应1/4波长光学厚度的TiO2 层，L代表对应1/4波长光学厚度的MgF2层，该金属-介质滤光膜层的中心波长为532nm；
H和L前的数值为各个膜层厚度的系数。
2.根据权利要求1所述的一种激光发射角度定位识别滤光片，其特征在于：所述的第一透明基底层（1）和第二透明基底层（3）的折射率相同且折射率在1.7-2.4之间；
金属-介质滤光膜层（2）和第二透明基底层（3）之间的胶采用折射率在1.46-1.52之间且厚度在2-5μm之间的透明光敏胶或者热胶。
3.根据权利要求2所述的激光发射角度定位识别滤光片，其特征在于：所述的第一透明基底层（1）和第二透明基底层（3）采用ZnS材料。
4.权利要求1-3中任一项所述的激光发射角度定位识别滤光片的应用，其特征在于：将所述激光发射角度定位识别滤光片用于光源角度调控器中，用于调整光源角度调控器的激光发射器的激光发射角度。
5.光源角度调控器，其特征在于：包括权利要求1-3中任一项所述的激光发射角度定位识别滤光片，还包括激光发射器（4）以及感光元件（5）；所述激光发射器（4）位于滤光片一侧，激光发射器（4）的激光发射口朝向滤光片的第二透明基底层（3）所在侧，且激光发射器（4）相对滤光片的激光发射角度能调整；所述感光元件（5）设于滤光片的另一侧。
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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