CN201489132U - 一种晶体起偏器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及光学领域，尤其涉及晶体光学起偏器领域。本实用新型的晶体起偏器，包括第一晶体棱镜片和第二晶体棱镜片，两者的通光面平行，光胶的斜面与通光面呈一定起偏角。所述的第一晶体棱镜片和第二晶体棱镜片的斜面均镀光胶膜层，通过光胶或深化光胶构成一整体。此光胶膜的折射率与双折射晶体棱镜片的o光与e光折射率较小值或较大值相同或相近，从而利用全内反射将o光与e光分开。本实用新型采用如上技术方案，具有结构简单的优势，降低了原有光学晶体起偏器的成本，且改善了入射光的损耗较大、透过率较低的不足。

Description

一种晶体起偏器
技术领域
本实用新型涉及光学领域，尤其涉及晶体光学起偏器领域。
背景技术
在光学应用中，现时使用的棱镜起偏器主要是格兰型棱镜。其主要包括格兰汤普森型棱镜，利皮什型棱镜，夫兰克-里特型棱镜，格兰型棱镜的光轴都在入射端面的平面内，格兰汤普森的主截面平行于切割面，利皮什型的主截面垂直于切割面，夫兰克-里特型的主截面与切割面成45度。
一般的格兰一汤普森棱镜为胶合型，它结构为：晶体棱镜+胶层+晶体棱镜，如图1所示，对于采用方解石的结构，其中101，103为方解石，104为光轴，102为胶合剂，其使用的胶合剂102主要有：加拿大树脂胶、甲基丙稀酸正丁酯。采用加拿大树脂制作的棱镜主要有视场角较小的问题，而采用甲基丙稀酸正丁酯制作的棱镜主要存在此种胶合剂聚合时会产生永久性的应变的问题。而且利用胶合的方法制作棱镜的工艺也会比较复杂。
为了节省晶体材料，提出了采用玻璃+胶层+晶体棱镜结构的阿曼一马塞棱镜结构，对于晶体棱镜采用方解石的结构，玻璃选取折射率接近晶体中寻常光的折射率的材料，使得寻常光透射，非寻常光全反射。主要存在的问题是：因为玻璃的热膨胀系数是各向同性的，不能与方解石的热膨胀匹配，而方解石在平行于和垂直于光轴方向之差大于4倍，对于一般的胶合剂，会导致应变和应变双折射。
还有一种以空气作为胶层的空气间隔格兰一汤普森棱镜及格兰-傅科棱镜，其具有从紫外到近红外宽广的透射波长区域的特点，但存在的主要问题是，制作工艺较为复杂，而且棱镜的两部分之间出现多次反射，导致入射光的损耗较大，透过率较低。
除了以上介绍的棱镜外，还存在双棱镜结构，各种改进型的棱镜结构，这种棱镜结构中，两个分棱镜之间都是通过胶合剂或着空气将两部分集合起来。因此都存在着与上述结构的棱镜中相似的各种问题。
实用新型内容
为了能解决以上问题，本实用新型提出了一种新型结构的晶体起偏器结构。本实用新型是通过在两块光学材料的相对光学斜面上镀折射率与双折射晶体o光与e光折射率较小值或较大值相同或相近折射率材料的光胶膜，通过光胶或深化光胶将两个晶体棱镜胶合成为一体，通过全内反射分开o光与e光，从而构成晶体起偏器。
本实用新型的具体技术方案如下：
本实用新型的晶体起偏器，包括第一晶体棱镜片和第二晶体棱镜片，两者的通光面平行，光胶的斜面与通光面呈一定起偏角。所述的第一晶体棱镜片和第二晶体棱镜片的斜面均镀光胶膜层，通过光胶或深化光胶构成一整体。
进一步的，所述的第一晶体棱镜片和第二晶体棱镜片均为双折射晶体棱镜片。
或者，所述的第一晶体棱镜片和第二晶体棱镜片为一双折射晶体棱镜片和一光学玻璃棱镜片或者其他各向同性晶体。
所述的双折射晶体可以是正轴双折射晶体如YVO4，石英晶体等，负轴双折射晶体如方解石，红宝石等。光学玻璃或者各向同性晶体选择折射率与双折射晶体中no，ne折射率较大的值相等或者相近的材料。
更进一步的，所述的双折射晶体棱镜片为光轴垂直于纸面，即主截面平行于切割面结构。
或者，所述的双折射晶体棱镜片为光轴平行于纸面，即主截面垂直于切割面结构。
进一步的，所述的光胶膜层厚度大于倏逝波透射深度，即至少大于1/4透射波长。所述的光胶膜层的折射率为与所述的双折射晶体o光与e光折射率较小值或较大值相同或相近。
进一步的，所述的第一晶体棱镜片和第二晶体棱镜片的第三面，即非通光面与斜面的面，可以是与通光面垂直的面结构，或者是其他面结构。
本实用新型采用如上技术方案，具有结构简单的优势，降低了原有光学晶体起偏器的成本，且改善了入射光的损耗较大、透过率较低的不足。
附图说明
图1是已有的格兰一汤普森棱镜的结构示意图；
图2(a)是本实用新型的实施例一的结构示意图；
图2(b)是本实用新型的实施例二的结构示意图；
图3(a)是本实用新型的实施例三的结构示意图；
图3(b)是本实用新型的实施例四的结构示意图；
图4(a)是本实用新型的实施例五的结构示意图；
图4(b)是本实用新型的实施例六的结构示意图；
图4(c)是本实用新型的实施例七的结构示意图；
图4(d)是本实用新型的实施例八的结构示意图。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。
本实用新型提出了一种新型结构的晶体起偏器结构。本实用新型是通过在两块光学材料的相对光学斜面上镀折射率与双折射晶体o光与e光折射率较小值或较大值相同或相近折射率材料的光胶膜，通过光胶或深化光胶将两个晶体棱镜胶合成为一体，并通过选择光胶膜的材料控制其折射率，使得光胶膜的折射率能够满足将入射到膜层上的入射光线在膜层处分为两束偏振光，o光和e光，其中一束通过全反射而完全反射掉，而另一束全部透过或者大部分透过，从而达到起偏的目的，即通过全内反射分开o光与e光，从而构成晶体起偏器。
参阅图2(a)所示的实施例一结构，此为采用双晶体结构棱镜的侧视图，201、203为双折射晶体，204、205为双折射晶体201、203的光轴，其光轴204、205垂直于纸面，即主截面平行于切割面，o、e光的折射率分别为no、ne，202为光胶膜层，折射率为n，如果ne＞no，则选择n≈no。θ角度的切割要满足条件：
1.ne光可以在光胶膜界面处产生全反射，即在光胶膜界面处的入射角大于全反射角θi＝arctan(n/ne)。
2.应当防止no也产生全反射(这种情况在光胶膜的折射率n与晶体的no相比更小的的时候可能会发生)。
3.应当保证整个棱镜能有比较大的视场角。
4.从节省材料等方面考虑。
如图2(b)为实施例二的结构示意图。其中201、203为双折射晶体，204、205为双折射晶体201、203的光轴，202为光胶膜层。双折射晶体的光轴204、205是平行于纸面，即主截面垂直于切割面的结构，其no＞ne，n≈no。
另外，本实用新型还可以采用图3(a)、图3(b)所示的结构的棱镜结构，其中301为光学玻璃，302为光胶膜层，303为双折射晶体，其光轴垂直于纸面，即主截面平行于切割面。其中光学玻璃301的折射率为n1，光胶膜层302的折射率为n，双折射晶体303折射率为no、ne。如果ne＞no，则要求n1≈n≈ne。此时no光在光胶膜层302的界面发生全发射。对θ角度的切割要求与上面类似。
图3(b)所示的实施例四的结构与图3(a)所示的实施例三的结构相似。其中301为光学玻璃，302为光胶膜层，303为双折射晶体。只是双折射晶体303的光轴平行于纸面，即主截面垂直于切割面的结构。
对于本实用新型的晶体起偏器结构，对光胶膜层的折射率要求其值与双折射晶体中透射的偏振光的折射率相近或者相等，这样将大大减小此起偏器的透射损耗，提高透射率。同时也能达到节省材料，增加器件的视场角的目的。但是这一条件不是必须的，不满足此条件仍然可以实现起偏的目的，比如：如果光胶膜的折射率n＞no，n＞ne，则通过控制θ的值，使其满足前面所述的4个条件，同样可以达到起偏的目的。
关于本实用新型的晶体起偏器结构，两块光学材料晶体棱镜片的形状可以是如图2(a)、图2(b)、图3(a)、图3(b)所示的两块相同的直角棱镜的形状，也可以根据消反射光，分光等各种实际应用需求，将其光学表面加工成各种形状，例如：图4(a)、图4(b)、图4(c)、图4(d)所示的各种结构。图4(a)所示的实施例五的结构中，其中第一晶体棱镜片401切割成梯形结构，第二晶体棱镜片403切割成直角三角形结构，其光轴垂直于纸面，即主截面平行于切割面，402为光胶膜层。图4(b)所示的实施例六的结构中，其中第一晶体棱镜片401切割成梯形结构，第二晶体棱镜片403切割成直角三角形结构，其光轴平行于纸面，即主截面垂直于切割面，402为光胶膜层。图4(c)所示的实施例七的结构中，其中第一晶体棱镜片401切割成平行四边形结构，第二晶体棱镜片403切割成直角三角形结构，其光轴垂直于纸面，即主截面平行于切割面，402为光胶膜层。图4(d)所示的实施例八的结构中，其中第一晶体棱镜片401切割成平行四边形结构，第二晶体棱镜片403切割成直角三角形结构，其光轴平行于纸面，即主截面垂直于切割面，402为光胶膜层。
另外采用此实用新型结构的起偏器，与传统的采用胶合剂以及空气间隔的各种起偏器棱镜相比，具有制作更加便易，结构更加牢固。透射率更高，以及适用温度范围更宽，光束不宜变形等诸多优点。
本实用新型晶体起偏器中的所述的光胶膜层厚度应当大于倏逝波透射深度，即至少大于1/4λ，以防止全反射光部分透过光胶膜。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种晶体起偏器，包括第一晶体棱镜片和第二晶体棱镜片，两者的通光面平行，光胶的斜面与通光面呈一定起偏角，其特征在于：所述的第一晶体棱镜片和第二晶体棱镜片的斜面均镀光胶膜层，通过光胶或深化光胶构成一整体。
2.根据权利要求1所述的晶体起偏器，其特征在于：所述的第一晶体棱镜片和第二晶体棱镜片均为双折射晶体棱镜片。
3.根据权利要求1所述的晶体起偏器，其特征在于：所述的第一晶体棱镜片和第二晶体棱镜片为一双折射晶体棱镜片和一光学玻璃棱镜片。
4.根据权利要求2或3所述的晶体起偏器，其特征在于：所述的双折射晶体棱镜片为光轴垂直于纸面结构。
5.根据权利要求2或3所述的晶体起偏器，其特征在于：所述的双折射晶体棱镜片为光轴平行于纸面结构。
6.根据权利要求1所述的晶体起偏器，其特征在于：所述的光胶膜层厚度大于倏逝波透射深度，即至少大于1/4透射波长。
7.根据权利要求1或6所述的晶体起偏器，其特征在于：所述的光胶膜层的折射率为与所述的双折射晶体o光与e光折射率较小值或较大值相同或相近。
8.根据权利要求1或2或3所述的晶体起偏器，其特征在于：所述的第一晶体棱镜片和第二晶体棱镜片的第三面是与通光面垂直的面结构。
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