CN1794082A

CN1794082A - 光耦合器

Info

Publication number: CN1794082A
Application number: CNA200510022775XA
Authority: CN
Inventors: 郭忠达; 杭凌侠; 弥谦
Original assignee: XI'AN POLYTECHNICAL COLLEGE
Current assignee: XI'AN POLYTECHNICAL COLLEGE
Priority date: 2005-12-31
Filing date: 2005-12-31
Publication date: 2006-06-28
Anticipated expiration: 2025-12-31
Also published as: CN100460996C

Abstract

本发明是一种光耦合器，涉及应用光学和光电技术领域，该光耦合器至少包括有一透明物体，两件或两件以上的透明物体需要紧密组合，在透明物体上的一个面涂有异向偏振分束介质膜，是由两层以上的不同介质材料膜层构成，异向偏振分束介质膜层为氧化物介质膜层，膜层厚度按需要镀制，一般控制在0.01λ₀～0.5λ₀异向偏振分束介质膜层表面与输入光光轴成45度角，其他的工作表面都涂覆有减反射介质膜。本发明简化了应用光学系统，结构简单，光能损失小，使用寿命长，成本低廉。解决了光耦合器不与90度旋光器件组合使用就能实现光耦合的问题，主要适用于投影显示光学系统中硅基液晶成像芯片的光耦合器。还可以作为特殊的偏振分束棱镜(PBS)应用。

Description

光耦合器

技术领域

本发明涉及应用光学和光电技术领域，公开了一种新型光耦合器及其硅基液晶成像芯片的光耦合的应用，除了可以用于光学系统以外，主要适用于投影显示光学系统。具体就是一种光耦合器。

背景技术

在投影显示技术中，硅基液晶(Liquid Crystal on Silicon；LCoS)成像芯片是产生电子图像的一个重要器件，它用于投影显示时需要一个外光源照明，然后，将调制有图像信息的光反射出来，它的输入光和输出光在同一个方向，因此，需要一个将输入光和输出光在硅基液晶成像芯片上耦合的装置，称为光耦合器。

一种方法是让输入光与硅基液晶成像芯片像面的法线成一定的夹角斜入射，输出光也以一定的夹角斜反射出来，这是一种直接耦合的方法。能够实现将照明光输入到硅基液晶成像芯片中，然后，被调制有图像信息的光反射出来。利用这样的原理设计有离轴式硅基液晶光学引擎，但存在许多缺点，如结构复杂，系统较大，特别是采用离轴结构后，像散较大，且对光的偏振态有影响，容易出现消偏振现象，这种光耦合的方法较少应用。

另外一种光耦合器是采用全反射棱镜来实现，图1是一个典型的应用例子：光束01在棱镜2的第二个面反射后，在第一面上进行全反射，光垂直入射到硅基液晶成像芯片3中，被图像调制，同时使偏振方向旋转90度角成为光束02，光束02沿原路反射回去，实现输入光和输出光的耦合。当然，要构成实用的光耦合器它还需要一个宽波段的偏振分束器(PBS)1来分离输入和输出光。这种光耦合器需要制作空气隙和斜方棱镜，加工难度大，再加上宽波段的偏振分束棱镜(PBS)的制作难度，使得这种耦合方法实现的硅基液晶光学耦合器成本较高。

第三种光耦合器就是使用偏振分束器(PBS)，大多硅基液晶光学引擎都采用偏振分束器(PBS)作为硅基液晶成像芯片输入和输出光的耦合器，它能够使光在硅基液晶成像芯片中很好的垂直输入和输出。

目前，公知技术领域里，作为光耦合器应用的偏振分束器，是一种单一波段或单波长光的偏振分量的分离技术，它将一束光，经过偏振分束器后，分成两束偏振分量相互垂直的光。通常把偏振分量垂直于入射平面的光称为S偏振光(简称S光)，把偏振分量平行于入射平面的光称为P偏振光(简称P光)。入射光束的光轴与分光界面的法线构成的平面称为入射面。利用这样的偏振分束器就可以实现P光和S光的分离，即一束出射光是P光，另一束就是S光；或相反。

利用这样的偏振光分束器作为光耦合器应用，主要是利用偏振分束器对某一偏振分量的光反射，与这一偏振分量正交的光透过的特性。图2所示，是一个PBS型光耦合器应用的例子：光束01是具有某一偏振分量的光，一般为S光，输入到光耦合器1中，光被偏振分光膜4反射垂直输入到硅基液晶成像芯片3中，被图像调制，同时使偏振方向旋转90度角成为光束02，光束02沿原路反射回去，重新进入光耦合器1并透过。

目前已实现的硅基液晶光学引擎的光耦合器，至少采用了上述三种光的耦合方法之一；采用偏振分束器(PBS)作为硅基液晶成像芯片输入光和输出光的光耦合器相对较多。公知的PBS类型的光耦合器，仅对一个波段的某一偏振分量的光反射，与这一偏振分量正交的光透过，这样的光耦合器只能与一个硅基液晶成像芯片配合应用。在硅基液晶光学引擎光耦合器中往往有三种颜色的光需要分别被三个硅基液晶成像芯片进行图像调制，因此，一个硅基液晶光学引擎系统至少需要三个这样的光耦合器。另外，公知的PBS类型的光耦合器必须和90度旋光器件(二分之一波长片等，也称延迟片、半波片、或波带片)组合使用才能实现上述的三种颜色光耦合，90度旋光器件的有机材料的应力会产生双折射现象，改变光束的偏振态，影响对比度的提高；特别是温度的变化，造成元件材料的热应力变化，特别是90度旋光器件对温度非常敏感，旋光性能变化较大，影响了系统的稳定工作。也就是说目前世界上还没有一种光耦合器不与90度旋光器件组合使用实现上述的光耦合，并可以获得高质量的图像调制。

本发明发明人对中国专利文献进行检索，未发现有相同技术的记载和报道。

发明内容

本发明的目的是克服上述方法以及光耦合器存在的缺点，采用在透明体上涂覆膜层的方法直接形成一种新型的光耦合器，该光耦合器不用附加90度旋光器件，却具有可以实现两个偏振分束器(PBS)的作用，或者说是当光波通过时可以获得两个波段的光的耦合的具有独立构件的光耦合器，该光耦合器简化应用光学系统，结构简单，光能损失小，使用寿命长，成本低廉。由于该光耦合器可以使两个硅基液晶成像芯片的输入和输出光同时耦合，故主要适用于投影显示光学系统中硅基液晶成像芯片的光耦合器。也可以用于其它光学系统。

下面对本发明的技术方案进行详细说明

本发明的实现在于硅基液晶成像芯片的光耦合器，包括至少有一透明物体，两件或两件以上的透明物体需要紧密组合，透明物体可以是玻璃，或是晶体，或是透明无机物，其形状可以是平板、或是直角棱镜、或是斜方棱镜、或是透镜在透明物体其中的一个面涂覆有介质膜，其特征在于：在透明物体上的一个面涂覆有异向偏振分束介质膜，该异向偏振分束介质膜是由两层以上的不同介质材料的膜层构成，膜层可以根据光学特性的需要有不同的层数；异向偏振分束介质膜层为氧化物介质膜层，膜层厚度按光学特性的需要镀制，一般控制在0.01λ₀～0.5λ₀，涂覆有异向偏振分束介质膜层的面与输入光的光轴成45度角，透明物体其他暴露在空气中的工作表面都涂覆有减反射介质膜，反射率小于0.5％。

本发明的光耦合器，开拓思路，别开蹊径利用在透明物体上涂覆的异向偏振分束介质膜的方法来解决光的有效耦合的问题。在透明体上涂覆的异向偏振分束介质膜层直接形成独立构件的光耦合器。目前在现有技术中应用很广的光耦合器，需要利用90度旋光器件，它采用有机材料制作易于老化，另外它对光能量的损耗也很大，本发明不仅不再需要附加90度旋光器件就具备光的分离作用，同时可以实现两个偏振分束器(PBS)的作用，也就是本发明的光耦合器当光波通过该耦合器时可以获得两个波段的光的耦合，不用90度旋光器件，也就消除了由它带来的缺陷。简化了应用的光学系统，异向偏振分束介质膜是由两层以上的不同介质材料的膜层构成，膜层根据具体的光耦合器的光学性能需要有不同的层数；以满足对于不同色、光的适用和要求。异向偏振分束介质膜层是氧化物介质膜层，由于采用氧化物介质膜，可以承受宽波段高强度光的照射。同时，暴露在空气中的光学玻璃工作表面都涂覆有减反射介质膜，反射率小于0.5％，可以保证光能的集中和利用。

本发明提供一种在透明组合物上的一个面涂覆有异向偏振分束介质膜层，该面与输入光的光轴成45度角，同时可以使两个波段的输入和输出光得到耦合，自成独立构件的光耦合器。

本发明的实现还在于：工作波段输入光的波长范围优选可见光波段；入射角约45度；其中的某一波段范围可以有多种选择，优选蓝光波段以内；或是绿光波段以内，或是红光波段以内；其中的优选波段的光学特性为：Tp大于92％，Ts小于1％，工作波段中其余波段部分：Tp小于1％，Ts大于92％；或者其中的优选波段的光学特性为：Tp小于1％，Ts大于92％，工作波段中其余波段部分：Tp大于92％，Ts小于1％。

本发明的光耦合器适用于可见光的各个分波段，使得红、蓝、绿三种颜色的光，通过一个光耦合器可以得以耦合。作为基本器件简化了结构，且增加了功能，提高了性能，便于应用。

本发明的实现还在于：透明体材料优先采用光学玻璃，光学玻璃的折射率必须大于1.46；所说的透明物体组合的优选方案是采用平板和直角棱镜的组合。同时，暴露在空气中的光学玻璃工作表面都涂覆有减反射介质膜，反射率小于0.5％。采用的透明物体一般来说可以是玻璃，或晶体，或透明无机物，但是，考虑到成本和性能的要求，本发明的光耦合器优先采用光学玻璃。透明物体的形状可以是平板、或是直角棱镜、或是斜方棱镜、或是透镜等，本发明优选平板和直角棱镜的组合以保证和易于加工。

本发明的实现还在于：氧化物介质膜层是用氧化钛介质，或氧化锆介质，或氧化钽介质，或氧化铈介质，或氧化镁介质，或氧化硅介质制成，由它们两两组合而制成的多层膜层。

氧化物介质膜层是耐高温的，使得本发明可以工作在高光强的工作环境中。

本发明的实现还在于：该光耦合器主要用于硅基液晶成像芯片的，以预定波段的光进入光耦合器，该输入光具有第一偏振分量，包含在其中的优选波段的光被反射，其余波段的光被透射，在反射光和透射光的方向分别装有一个硅基液晶成像芯片，并垂直于光束的光轴，光就垂直输入到硅基液晶成像芯片中，被图像调制和90度角旋光，然后，沿原路反射重新进入光耦合器，由于光变成与原偏振分量正交的光，其中的优选波段的光被透射，其余波段的光被反射，使两个硅基液晶成像芯片的输入光和输出光得到耦合。

该光耦合器的主要用途是可以使两个硅基液晶成像芯片输入和输出光同时得以耦合；而现有技术中得到广泛应用的偏振分束器(PBS)也只能使一个硅基液晶成像芯片输入和输出光得以耦合。

本发明的实现还在于：以预定波段的光进入，其中的优选波段具有第一偏振分量的光被反射，具有第二偏振分量的光被透射；优选波段外其余波段具有第一偏振分量的光被透射，具有第二偏振分量的光被反射，实现了在两个不同光波段的P光和S光的分离，两个波段的P光和S光光强可以相同，也可以不同；在某一波段的P光和S光的出射方向与另一波段P光和S光的出射方向刚好相反，也可相同，两个波段也可以是其中一个包含在另一个波长段中的分波段。

本发明的特殊用途是还可以实现在两个不同光波段的P光和S光的分离，实现了两个波段的P光和S光光强可以相同，也可以不同，从而可以用作特殊的偏振分束棱镜。

本发明没有从传统的增加器件或改变结构入手，而是将先进的薄膜技术与传统的光学技术结合引入到光耦合器中。在透明组合物上涂覆异向偏振分束介质膜层，通过对膜层厚度和材料的控制制造成独立构件的新型光耦合器。当光波通过该耦合器时可以使得两个波段的输入和输出光得以耦合，具有两个PBS的效果。实现了在两个不同光波段的P光和S光的分离，可以使两个硅基液晶成像芯片的输入和输出光同时耦合，可以承受宽波段高强度光的照射。本发明简化了应用光学系统，结构简单，光能损失小，使用寿命长，成本低廉。由于该光耦合器可以使两个硅基液晶成像芯片的输入和输出光同时耦合，故主要适用于投影显示光学系统中硅基液晶成像芯片的光耦合器。解决了光耦合器只能耦合单一光束的问题，因此，本发明的光耦合器主要作为硅基液晶成像芯片的光耦合器，还可以作为特殊的偏振分束棱镜(PBS)应用。

附图说明：

图1是已有技术中采用全反射棱镜的光耦合的工作原理图；

图2是已有技术中采用偏振分束棱镜(PBS)的光耦合工作原理图；

图3是本发明的光耦合器的结构示意图，也是实施例1的结构示意图；

图4是本发明的光耦合器实施例2的结构示意图；

图5是本发明的光耦合器实施例3结构示意图；

图6是本发明的光耦合器实施例4结构示意图；

图7是本发明的光耦合器耦合两个硅基液晶成像芯片的工作原理示意图，也是实施例5的工作示意图；

图8是本发明的光耦合器偏振分束工作原理图；

图9是应用本发明的光耦合器实施的硅基液晶光学引擎原理示意图；

图10是异向偏振分束介质膜的分光特性曲线示例一；

图11是异向偏振分束介质膜的分光特性曲线示例二。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明进行详细说明

实施例1：参见图3，本发明的光耦合器5，透明物体是玻璃7，其形状是平板，在透明物体上的一个面涂覆有异向偏振分束介质膜6，这是本发明的光耦合器实现的一种最简单的结构。透明体7为一块光学玻璃板，其上任意一个面涂覆有异向偏振分束介质膜6；另一面涂覆有减反膜，其工作波段的反射率小于0.5％。由此组成光耦合器5。其中，涂覆的异向偏振分束介质膜6膜面的法线与输入光束的光轴成45度角。光学玻璃板的厚度约1mm，形状和大小根据通光孔径来确定。

氧化物介质膜层是氧化硅介质膜层和氧化钛介质膜层制成，根据光学特性膜层层数超过10层。膜层厚度按工艺参数要求镀制，约0.25λ₀，λ₀为介质膜的中心波长，单位是nm。经实际测定：涂覆的异向偏振分束介质膜光学特性为：420～478nm：Tp大于92％，Ts小于1％，506～680nm：Tp小于1％，Ts大于92％，光学特性曲线参见图10所示。

实施例2：

如图4所示，是本发明的光耦合器5实现的一种结构例二，透明体7由两块光学玻璃板胶合组成。其中，异向偏振分束介质膜6涂覆在两块光学玻璃板中间的玻璃面上其中一个面上，涂覆膜面的法线与输入光束的光轴成45度角。两块光学玻璃板可以是相同透明材料，也可是不同的透明材料，光学玻璃板的厚度约1mm，形状和大小根据通光孔径来确定。暴露在空气中的玻璃表面涂覆有减反膜，其工作波段的反射率小于0.5％。

氧化物介质膜层是氧化镁介质膜层和氧化钛介质膜层制成，根据光学特性膜层层数超过17层。膜层厚度按工艺参数要求镀制，约0.25λ₀，其中的部分膜层厚度为0.01λ₀，λ₀为介质膜的中心波长，单位是nm。经实际测定：涂覆的异向偏振分束介质膜光学特性为：420～474nm和602～680你们：Tp大于92％，Ts小于1％，496～580nm：Tp小于1％，Ts大于92％。光学特性曲线参见图11所示。

实施例3：

如图5所示，是本发明的光耦合器实现的一种结构例三，透明体7是由一块直角棱镜和一块光学玻璃板组成。其中，直角棱镜和光学玻璃板可以是相同透明材料，也可是不同的透明材料，涂覆的异向偏振分束介质膜6可以涂覆在直角棱镜约45度角的斜面上；也可以涂覆在光学玻璃板上，直角棱镜和光学玻璃板的大小根据通光孔径来确定。涂覆的异向偏振分束介质膜6的情况同实施例1，膜层厚度为0.25λ₀，其中的部分膜层厚度为0.5λ₀该光耦合器5约减了结构。

实施例4：

如图6所示，是本发明的光耦合器5实现的一种结构例四，透明体7由两块直角棱镜和直角棱镜胶合组成。其中，两块直角棱镜可以是相同透明材料，也可是不同的透明材料，异向偏振分束介质膜6可以涂覆在任一直角棱镜约45度角的斜面上，两块直角棱镜构成一个正六面体。直角棱镜大小根据通光孔径来确定。涂覆的异向偏振分束介质膜6的情况同实施例10这是本发明光耦合器的一种优选结构和方案。

实施例5：

如图7所示，这是本发明的光耦合器5耦合两个硅基液晶成像芯片3的一个典型的例子，本例中光耦合器5是由两个直角棱镜胶合而成，组成一个正六面体，在其中一个直角棱镜的斜面上涂覆有异向偏振分束介质膜6。本发明的光耦合器5，工作波段输入光的波长范围优选可见光波段；入射角约45度；其中的某一波段范围可以有多种选择，优选蓝光波段以内；或是绿光波段以内，或是红光波段以内。以预定波段即工作波段为可见光的光01进入光耦合器5，该光具有第一偏振分量，包含在其中的某一波段的光04被反射，该预定波段其余部分的光03被透射，在反射光和透射光的方向分别装有一个硅基液晶成像芯片3，并垂直于光束的光轴，该反射光和透射光均垂直输入到硅基液晶成像芯片3中，被图像调制和90度角旋光，然后，沿原路反射重新进入光耦合器5，由于光变成与原偏振分量正交的光，分波段的光04被透射，预定波段其余部分的光03被反射。如此，可以同时使两个硅基液晶成像芯片3的输入光和输出光得到耦合。例如：光束01是具有第一偏振分量的光，波长范围是410nm～590nm，入射到本发明的光耦合器5中，该异向偏振分束介质膜6将光束01中约为500nm～590nm的绿光反射，光束1中约为410nm～490nm的蓝光被异向偏振分束介质膜透射，被硅基液晶成像芯片3进行图像调制并90度角旋光，沿原路反射出来，由于光的第二偏振分量与光的第一偏振分量是正交的，光耦合器5的异向偏振分束介质膜6将光束03的光反射；光束04的光透射。光束03和光束04沿同一方向向前传播。本例中，本发明的光耦合器不仅实现了两个硅基液晶成像芯片光的输入和输出耦合，而且，也实现了光的分色和合色，上述也是一个蓝光和绿光的分离，被分别进行图像调制，然后，又合色的过程。

本发明的光耦合器，由于采用氧化物介质膜，可以承受宽波段高强度光的照射，典型的光源如超高压汞灯、氙灯、金属卤化物等都可以使用，因此，本发明的光耦合器特别适合于投影显示系统中应用。

实施例6：这是本发明的光耦合器作为特殊偏振分束器的工作例子，如图8所示，本发明的光耦合器，是基于偏振分束的原理，所不同的是，它可以在两个不同波段实现不同的偏振分束：以预定波段01的光进入本发明的光耦合器5，其中的一分波段，具有第一偏振分量的光04被反射，具有第二偏振分量的光03被透射；该预定波段其余部分，具有第一偏振分量的光05被透射，具有第二偏振分量的光06被反射。因此，实现在两个不同光波段的P光和S光的分离，实现了在某一波段的P光和S光的出射方向与另一波段P光和S光的出射方向刚好相反，两个波段的P光和S光光强可以相同，也可以不同。也可以实现在某一波段的P光和S光的出射方向与另一波段P光和S光的出射方向也可相同。两个波段也可以是其中一个包含在另一个波段中的分波段。例如：光束01是490nm～700nm波段的普通光，入射到本发明光耦合器5，经过该光耦合器5后，分成两束光，其中，和入射光方向相同的光束为光束03和光束05构成，和入射光方向垂直的光束为光束04和光束06构成；光束03和光束04是波长在490nm～590nm波段的光，光束05和光束06是波长在600nm～700nm波段的光；光束03和光束06是p偏振光，光束04和光束05是s偏振光；即透射光束是由490nm～590nm的s偏振光和600nm～700nm的p偏振光组成，反射光束是由490nm～590nm的p偏振光和600nm～700nm的s偏振光组成。

实施例7：本发明的光耦合器的制造方法。

下面以图3所示的本发明光耦合器的结构为例，介绍制作本发明的光耦合器的一种工艺过程，步骤如下：

1、选约1mm厚的浮法玻璃，按照工艺要求，制作光学玻璃板，大小和形状按照零件技术要求，并双面抛光；

2、将抛光完成的光学玻璃板用超声清洗机清洗干净，并烘干，在超静工作台内装入专用工装夹具中；

3、将装入专用工装夹具中干净的光学玻璃板，一起装入真空镀膜机的旋转架上；

4、将真空镀膜机内的真空度抽至约5×10^-3帕，并将光学玻璃板加热至温度约为350度；

5、镀介质膜第一层，本例介质材料采用氧化钽介质，膜层厚度按工艺参数要求镀制，一般在0.01λ₀～0.5λ₀，λ₀为介质膜的中心波长，单位是nm；

6、镀介质膜第二层，本例介质材料采用氧化硅，膜层厚度按按工艺参数要求镀制，一般在0.01λ₀～0.5λ₀，λ₀为介质膜的中心波长，单位是nm；

7、交替采用步骤4和步骤5，分别镀制第三层及以下各层，根据分光特性的不同膜层的层数也不同，层数以真正达到实现本发明的光耦合器的异向偏振分束介质膜的分光特性要求为止；

8、异向偏振分束介质膜镀完后，等待真空室温度降至150度时，充入空气，打开真空室的门，取出光学玻璃板；按照检验规范检查质量；

9、将检验好的光学玻璃板，未镀膜面朝下装入专用工装夹具中，并一起装入真空镀膜机的旋转架上；

10、将真空镀膜机内的真空度抽至约5×10^-3帕，并将光学玻璃板加热至温度约为350度；

11、按照工艺要求镀制减反射膜，达到在要求波段范围内的反射率小于0.5％

12、减反射膜镀完后，等待真空室温度降至150度时，充入空气，打开真空室的门，取出光学玻璃板；按照检验规范检查质量；

13、将完工零件用电容纸包装，整个加工完成。

实施例8：光耦合器结构同实施例6，其氧化物介质膜为氧化锆介质和氧化铈介质的组合。

实施例9：本发明的光耦合器的应用实例

如图9所示，是采用图6所示结构的本发明光耦合器5来实现硅基液晶光学引擎原理示意图。本发明的光耦合器5的透明体是由两块直角棱镜胶合组成。光耦合器5的异向偏振分束介质膜6膜面与光源组件8的出射光光轴成45度角；第一硅基液晶成像芯片3.2在光耦合器5的反射光方向，并垂直于光束的光轴；第二硅基液晶成像芯片3.1在光耦合器5的透射光方向，并垂直于光束的光轴；而在第二硅基液晶成像芯片3.1和光耦合器5之间装有一个旋转色轮10；投影镜头11在光耦合器5的未装有其它零件的方向。该硅基液晶光学引擎工作过程是这样：光源组件8产生具有第一偏振分量的光，其波段范围为420nm～680nm；入射到光耦合器5中，被异向偏振分束介质膜6分成两束光，波段为420nm～595nm的光沿光轴方向被透射，波段为605nm～680nm的光与光轴成90度方向被反射；这两个波段的光分别垂直入射到第一硅基液晶成像芯片3.2和第二硅基液晶成像芯片3.1中；其中，被第一硅基液晶成像芯片3.2调制有图像信息和被旋光90度的，波段为605nm～680nm的光被反射，沿原路返回到达异向偏振分束介质膜6膜面，由于波段为605nm～680nm的光已成为具有第二偏振分量的光，该光透过异向偏振分束介质膜6入射到投影镜头11中；其中，波段为420nm～595nm的光在到达第二硅基液晶成像芯片3.1之前，被旋转的色轮10分成具有时间差异，不断交替出现的两个波段的光，一个是420nm～490nm波段的光，另一个是500nm～595nm波段的光，各自被第二硅基液晶成像芯片3.1调制有图像信息和被旋光90度，然后，沿原路返回到达异向偏振分束介质膜6，由于这两个波段的光已成为具有第二偏振分量的光，因此，被异向偏振分束介质膜6反射，入射到投影镜头11中。三个波段被调制有图像信息的光由投影镜头11放大后，在屏幕上合成出彩色的图像。

上述的应用实例，是一个结构紧凑、简单的硅基液晶光学引擎方案，主要使用了一个本发明的光耦合器5，一个色轮10、两个硅基液晶成像芯片3，成本较低。

如上所述，本发明的光耦合器，结构简单，制作容易，成本低廉；可以简化应用的光学系统。本发明的光耦合器所用的透明材料和介质膜材料均可在市场上买到，批量生产没有其它的限制，不需要特殊的材料。

Claims

1.一种光耦合器，至少包括有一透明物体，两件或两件以上的透明物体需要紧密组合，透明物体可以是玻璃，或是晶体，或是透明无机物，其形状可以是平板、或是直角棱镜、或是斜方棱镜、或是透镜在透明物体上的一个面涂覆有介质膜，其特征在于：在透明物体其中的一个面涂覆有异向偏振分束介质膜，该异向偏振分束介质膜是由两层以上的不同折射率介质材料的膜层构成，膜层可以根据光学特性的需要有不同的层数；异向偏振分束介质膜层为氧化物介质膜层，膜层厚度按光学特性的需要镀制，一般控制在0.01λ₀～0.5λ₀，涂覆有异向偏振分束介质膜层的表面与输入光的光轴成45度角，透明物体其他暴露在空气中的工作表面都涂覆有减反射介质膜，反射率小于0.5％。

2.根据权利要求1所述的光耦合器，其特征在于：工作波段输入光的波长范围优选可见光波段；入射角约45度；其中的某一波段范围可以有多种选择，优选蓝光波段以内；或是绿光波段以内，或是红光波段以内；其中的优选波段的光学特性为：Tp大于92％，Ts小于1％，工作波段中其余波段部分：Tp小于1％，Ts大于92％；或者其中的优选波段的光学特性为：Tp小于1％，Ts大于92％，工作波段中其余波段部分：Tp大于92％，Ts小于1％。

3.根据权利要求2所述的光耦合器，其特征在于：所说的透明体材料，优先采用光学玻璃，光学玻璃的折射率必须大于1.46；所说的透明物体组合的优选方案是采用平板和直角棱镜的组合。

4.根据权利要求3所述的光耦合器，其特征在于：氧化物介质膜层是用氧化钛介质，或氧化锆介质，或氧化钽介质，或氧化铈介质，或氧化镁介质，或氧化硅介质制成，由它们两两组合而制成的多层膜层。

5.根据权利要求1或4所述的光耦合器，其特征在于：该光耦合器主要用于硅基液晶成像芯片的，以预定波段的光进入光耦合器，该输入光具有第一偏振分量，包含在其中的优选波段的光被反射，其余波段的光被透射，在反射光和透射光的方向分别装有一个硅基液晶成像芯片3，并垂直于光束的光轴，光就垂直输入到硅基液晶成像芯片3中，被图像调制和90度角旋光，然后，沿原路反射重新进入光耦合器，由于光变成与原偏振分量正交的光，其中的优选波段的光被透射，其余波段的光被反射，使两个硅基液晶成像芯片3的输入光和输出光得到耦合。

6.根据权利要求6所述的光耦合器，其特征在于：以预定波段的光进入，其中的优选波段具有第一偏振分量的光被反射，具有第二偏振分量的光被透射；优选波段外其余波段具有第一偏振分量的光被透射，具有第二偏振分量的光被反射，实现了在两个不同光波段的P光和S光的分离，两个波段的P光和S光光强可以相同，也可以不同；在某一波段的P光和S光的出射方向与另一波段P光和S光的出射方向刚好相反，也可相同，两个波段也可以是其中一个包含在另一个波长段中的分波段。