CN1484065A - 高效起偏装置 - Google Patents

Abstract

一种高效起偏装置，包括双折射晶体、半波片(或90°旋光器)、三棱镜和K形镜棱。双折射晶体将非偏振入射光束分成相互间存在一定距离、偏振方向互相垂直的平行光束，使其中之一通过半波片(或90°旋光器)，得到偏振方向和传播方向相同的两线偏振光束，调整三棱镜和K形镜棱的间距，实现两偏振光束的合成，达到最大限度地利用光能量，实现高的偏振转换效率。本发明具有结构紧凑、调节方便和起偏效率高的特点，并且对光束的发散角和传播方向没有任何影响，特别适用于对非偏振激光的高效起偏。

Description

高效起偏装置

技术领域：

本发明涉及激光及光学器件，特别是一种对非偏振光的高效起偏装置。

背景技术：

在光学测量和激光技术领域中，通常对光束的偏振特性有较高的要求，这就需要对光束进行起偏。由于常规起偏器只能对光束的一个偏振分量进行起偏，而浪费了另一偏振分量的能量，故对非偏振光的偏振转换效率较低(不及50％)。为了实现对非偏振光的高效起偏，通常是采用平行分束偏光镜和半波片组合的结构，参见在先技术[中国激光.，22(1)，1995，P37]，在这种结构中，由于两平行偏振光束间存在一定的横向距离，给使用带来极大不变，制约了这种棱镜的使用范围；采用偏振分光镜与反光镜和半波片组合的结构也可以实现该功能，参见在先技术[实用新型专利，申请号：93241786]，但在这种结构中，由于两偏振光束间存在一定的夹角，传播方向并不完全一致，不能在近场和远场同时实现合束，大大限制了其应用范围。

发明内容：

本发明要解决的技术问题在于克服上述在先技术中的不足，解决两平行偏振光束间存在的横向距离和方向不一致问题，提供一种高效起偏装置，该装置在不影响原光束发散角和传播方向的前提下，可实现对光束的起偏并合成。本发明应具有结构紧凑、调整方便，偏振转换效率高的特点。

本发明的技术构思是：

采用双折射晶体将入射光束分成偏振方向互相垂直的两平行光束，-90°偏振面旋转器用于将其中一个偏振光束的偏振方向旋转90°，使两光束在偏振、传播方向上均完全相同，然后通过调整三棱镜和K形镜棱的间距实现两光束的合束。这样就将原入射光束的两个偏振分量都转化为相同的偏振方向，实现了高的偏振转换效率，从而最大限度地利用光能量，并且该装置对光束的发散角和传播方向没有任何影响，使用非常方便。

本发明的技术解决方案如下：

一种高效起偏装置，其特征在于它包括双折射晶体、90°偏振面旋转器、三棱镜和K形镜棱，所说的双折射晶体将非偏振入射光束分成相互间存在一定距离、偏振方向互相垂直的两平行光束，使其中之一通过90°偏振面旋转器，得到偏振方向和传播方向相同的两束线偏振光束，三棱镜和K形镜棱)均和光束垂直，三棱镜的顶点A在两光束的中心轴线上OO’上，通过三棱镜的两光束偏向OO’，K形镜棱的顶点B也在OO’上，通过调整三棱镜和K形镜棱的间距，实现两偏振光束的合成。

所说的双折射晶体为光轴和晶体通光面成一定角度的起平行分束作用的双折射片，其材料为方解石晶体或钒酸钇晶体。

所说的90°偏振面旋转器为快轴与通过该波片光束的偏振方向成45°的半波片或旋转角为90°的旋光器。

所说的三棱镜为和光束垂直放置的等腰三棱镜。

所说的K形镜棱和光束垂直放置，并且其顶点B在轴线OO’上，其斜面和三棱镜的对应斜面平行。

本发明与在先技术相比，具有结构紧凑、调整方便和偏振转换效率高的特点，并且在不影响原光束发散角和传播方向的前提下，实现了对光束的合成，有利于光能的充分利用。

附图说明：

图1为本发明的一种新型高效起偏装置的结构示意图

具体实施方式

本发明的高效起偏装置的结构如图1所示，包括双折射晶体1、90°偏振面旋转器2、三棱镜3和K形镜棱4。所说的双折射晶体1将入射光束分成相互间存在一定距离、偏振方向互相垂直的两平行光束，使其中之一通过90°偏振面旋转器2，从而得到偏振方向和传播方向相同的两线偏振光束，三棱镜3和K形镜棱4均和光束垂直放置，三棱镜3的顶点A在两光束的中心轴线上OO’上，通过三棱镜3的两光束偏向OO’，K形镜棱4的顶点B也在OO’上，其作用在于使得两束光通过折射后变为平行，通过调整三棱镜3和K形镜棱4的间距，以实现两偏振光束的合成，达到最大限度地利用光能量，实现高的偏振转换效率，并且该装置对光束的发散角和传播方向没有任何影响。

所说的双折射晶体1为光轴和晶体通光面成一定角度的起平行分束作用的双折射片，其材料为方解石晶体或钒酸钇晶体。

所说的90°偏振面旋转器2为快轴与通过该波片光束的偏振方向成45°的半波片或旋转角为90°的旋光器。

所说的三棱镜3为等腰三棱镜，和光束垂直垂直放置，并且其顶点A在轴线OO’上，其作用在于使两光束向轴线OO’偏折。

所说的K形镜棱4和光束垂直，并且其顶点B在轴线OO’上，其斜面和三棱镜3的斜面平行，K形镜棱4的作用在于使得两偏折光束重新和轴线OO’平行。

下面列举一个具体实施例的有关参数：以波长1110nm、光束直径1.0mm的非偏振激光的起偏为例，结构如图1所示。光束在距离中心轴线OO’1.6mm的位置垂直入射双折射晶体1，双折射晶体1为光轴与晶体界面的角度θ为47.7°厚度D为30mm的方解石晶体，分束后两平行光束的中心距离间隔为3.2mm，90°偏振面旋转器2为一1/2波片(在1110nm)，三棱镜3和K形镜棱4的材料均为JGS2，顶角α为120°，3和4顶点在OO’且垂直中心轴线OO’放置，当三棱镜3和K形镜棱4的距离L为调整为2.5mm时，实现高效起偏与合束。本实施例的新型高效起偏装置应用于双包层光纤激光器输出激光的起偏，在各个光学元件均未镀增透膜的情况下，对非偏振光达到高达73％的线偏振转化效率，若对各个光学面镀增透膜，可达到89％以上的线偏振转化效率。

Claims (5)

1.一种高效起偏装置，其特征在于它包括双折射晶体(1)、90°偏振面旋转器(2)、三棱镜(3)和K形镜棱(4)，所说的双折射晶体(1)将非偏振入射光束分成相互间存在一定距离、偏振方向互相垂直的两平行光束，使其中之一通过90°偏振面旋转器(2)，得到偏振方向和传播方向相同的两束线偏振光束，三棱镜(3)和K形镜棱(4)均和光束垂直，三棱镜(3)的顶点A在两光束的中心轴线上OO’上，通过三棱镜(3)的两光束偏向OO’，K形镜棱(4)的顶点B也在OO’上，通过调整三棱镜(3)和K形镜棱(4)的间距，实现两偏振光束的合成。

2.根据权利要求1所述的高效起偏装置，其特征在于所说的双折射晶体(1)为光轴和晶体通光面成一定角度的起平行分束作用的双折射片，其材料为方解石晶体或钒酸钇晶体。

3.根据权利要求1所述的高效起偏装置，其特征在于所说的90°偏振面旋转器(2)为快轴与通过该波片光束的偏振方向成45°的半波片或旋转角为90°的旋光器。

4.根据权利要求1所述的高效起偏装置，其特征在于所说的三棱镜(3)为和光束垂直放置的等腰三棱镜。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的高效起偏装置，其特征在于所说的K形镜棱(4)和光束垂直放置，并且其顶点B在轴线OO’上，其斜面和三棱镜(3)的对应斜面平行。

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