CN202333432U - 一种轴对称偏振谐振腔镜 - Google Patents
一种轴对称偏振谐振腔镜 Download PDFInfo
- Publication number
- CN202333432U CN202333432U CN2011204546416U CN201120454641U CN202333432U CN 202333432 U CN202333432 U CN 202333432U CN 2011204546416 U CN2011204546416 U CN 2011204546416U CN 201120454641 U CN201120454641 U CN 201120454641U CN 202333432 U CN202333432 U CN 202333432U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- grating
- dielectric film
- substrate
- mirror
- multilayer dielectric
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 22
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims abstract description 21
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000005530 etching Methods 0.000 abstract description 4
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PFNQVRZLDWYSCW-UHFFFAOYSA-N (fluoren-9-ylideneamino) n-naphthalen-1-ylcarbamate Chemical compound C12=CC=CC=C2C2=CC=CC=C2C1=NOC(=O)NC1=CC=CC2=CC=CC=C12 PFNQVRZLDWYSCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- MZQZQKZKTGRQCG-UHFFFAOYSA-J thorium tetrafluoride Chemical compound F[Th](F)(F)F MZQZQKZKTGRQCG-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 2
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N ZrO2 Inorganic materials O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000449 hafnium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Hf+4] WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- PBCFLUZVCVVTBY-UHFFFAOYSA-N tantalum pentoxide Inorganic materials O=[Ta](=O)O[Ta](=O)=O PBCFLUZVCVVTBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- 229940105963 yttrium fluoride Drugs 0.000 description 1
- RBORBHYCVONNJH-UHFFFAOYSA-K yttrium(iii) fluoride Chemical compound F[Y](F)F RBORBHYCVONNJH-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Lasers (AREA)
- Polarising Elements (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种轴对称偏振谐振腔镜，它包括光栅、多层介质膜和基底；光栅的刻线呈圆环状，并分布均匀，且与基底同心，光栅的刻线剖面为矩形，光栅镜刻蚀区的尺寸满足关系：φ2＝φ1-2*L，其中，φ1为基底直径，φ2为光栅刻蚀区圆环的直径，L为基底上未镀膜和未刻蚀光栅的圆环宽度；多层介质膜是由高低折射率材料交替层叠而成；多层介质膜位于光栅和基底之间，光栅层厚度小于多层介质膜总厚度。该腔镜具有对P偏振或S偏振选择和高反射的特点，而且具有圆对称性。可用于激光谐振腔的尾镜，得到高偏振度的轴对称偏振光束。
Description
技术领域
本实用新型属于激光器件领域，涉及到谐振腔镜，具体涉及一种轴对称偏振谐振腔镜。
背景技术
轴对称偏振光是一种在光束横截面内除光束中心外各点均存在偏振方向与径向成相同角度的偏振光束。当二者夹角等于90°时，称为环向偏振光(如图1-a所示)。当二者夹角等于0°时，称为径向偏振光(如图1-b所示)，图1中的箭头指向为电矢量方向。由于轴对称偏振光的特殊偏振特性，在很多领域中表现出诱人的应用前景。
环向偏振光可以应用于工业激光打孔，其加工的孔与圆偏振光加工的孔相比，具有孔的深度大、孔径小、锥度小、热影响区小等特点。
到目前为止，径向偏振光的应用领域更加广泛。在科学研究领域，径向偏振光在强聚焦下，焦点位置将出现一个很强的纵向电场，可以用于对带电粒子加速。径向偏振光也可以作为“光镊子”实现对粒子捕获。径向偏振光还可以用于近场成像，提高显微镜的分辨率。在工业加工领域，径向偏振光用于切割，相比于圆偏振光切割效率可以提高2倍左右。
目前，轴对称偏振光的产生分为被动和主动两种方式。被动的方式主要采用波片，偏振片等元件对线偏振光作旋转叠加，或使用一对偏振正交的TEM01光束相干叠加得到。主动方式一般利用轴对称的双折射元件或利用布儒斯特锥镜等方法。
申请号200820165973.0公开了《一种实现线偏振光转换为径向偏振光的装置》，该方法采用半波片、四分之一波片、双折射晶体、石英偏振旋转器等通过有序排列将线偏振光转换为径向偏振光。该方法采用的光学器件 多，结构复杂，并且对波片和双折射元件的光轴之间的相对位置要求严格，调整不方便，转换效率也不高。申请号200910051101.0公开了一种《输出径向偏振光束的激光器》，这种方法以布儒斯特轴锥镜作为腔内偏振元件产生径向偏振光。由于插入布儒斯特轴锥镜到腔内，增加了谐振腔的损耗。而且布儒斯特轴锥镜的制造和调整精度要求极高，限制了径向偏振光的输出功率和偏振度。
实用新型内容
本实用新型针对上述技术的不足，提出了一种轴对称偏振谐振腔镜，该谐振腔镜偏振选择度大，反射率高，轴对称性好，热稳定性优良，可以得到高功率、高偏振度的轴对称偏振光。
本实用新型提供的一种轴对称偏振谐振腔镜，其特征在于，它包括光栅、多层介质膜和基底；光栅的刻线呈圆环状，并分布均匀，且与基底同心，光栅的刻线剖面为矩形，光栅镜刻蚀区的尺寸满足关系：φ2＝φ1-2*L，其中，φ1为基底直径，φ2为光栅刻蚀区圆环的直径，L为基底上未镀膜和未刻蚀光栅的圆环宽度；多层介质膜由高低折射率材料交替层叠而成；多层介质膜位于光栅和基底之间，光栅层厚度小于多层介质膜总厚度；基底是平面镜或凹面镜。
本实用新型通过对光栅参数，包括光栅的周期、刻槽深度、占空比等参数的调节，可以设计出过光栅镜任一直径的入射面内对正入射的P偏振分量具有高反射率且高于正入射的S偏振分量反射率10％以上的径向偏振光栅镜，或是对正入射的S偏振分量具有高反射率且高于正入射的P偏振分量反射率10％以上的环向偏振光栅镜。这样就可以得到高纯度的径向或环向轴对称偏振光。该腔镜结构简单、对称性好、热稳定性能和机械性能优良，可以作为谐振腔的尾镜，广泛应用于气体、固体激光器，以产生高功率、高纯度的轴对称偏振光。具体而言，本实用新型具有以下技术特点：
(1)所述的基底具有热稳定性好的特点，既可以是平面镜，也可以是 凹面镜。高热稳定性的基底可以满足高功率激光器的使用要求。
(2)所述的多层介质膜位于基底之上，是由高低折射率材料交替层叠而成。它具有低吸收，高损伤阈值等特点，可以增强腔镜的反射率达到激光谐振腔尾镜的要求。
(3)光栅位于多层介质膜之上，其刻线呈圆环状，并分布均匀，而且与腔镜同心。光栅刻线剖面为矩形。由于过光栅镜任一直径的入射面内，光栅对于一对正交的偏振态，P偏振分量和S偏振分量具有明显的反射率差异。因此，光栅具有很强的偏振选择特性。光栅的圆形刻蚀结构，可以使径向或环向轴对称偏振光体现出完美的圆对称性。高的偏振选择特性，有利于得到高纯度的径向或环向轴对称偏振光。
附图说明
图1-a 、图 1-b为两类轴对称偏振光TEM01*模的电矢量结构图；
图2为本实用新型实施例左视结构示意图；
图3为本实用新型实施例剖面结构示意图；
图4为本实用新型实施例正视结构示意图；
图5为本实用新型实施例典型结构示意图；
图6为本实用新型实施例典型结构的反射率与光栅深度之间的关系图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。
如图2所示，本实用新型包括光栅1、多层介质膜2和基底3。
如图3，4所示，光栅1的刻线呈圆环状，并分布均匀，且与腔镜同心。中心未刻蚀区的直径为φ3，其取值一般小于光栅的三十个周期。光栅镜刻蚀区的尺寸满足关系：φ2＝φ1-2*L，其中，φ1为基底直径，φ2为光栅刻蚀区圆环的直径。L为基底上未镀膜和未刻蚀光栅的圆环宽度。光栅作为偏振选择器件，仅对径向轴对称偏振光或环向轴对称偏振光具有较高的反射率，而对与之正交的环向轴对称偏振光或径向轴对称偏振光具有很低的 反射率。圆形光栅刻蚀结构，可以使径向或环向轴对称偏振光体现出完美的圆对称性。高的偏振选择特性，有利于得到高纯度的径向或环向轴对称偏振光。
基底3具有热稳定性和机械特性好的特点，既可以是平面镜，也可以是凹面镜。高热稳定性的基底可以满足高功率的使用要求。
多层介质膜2位于光栅1和基底3之间，光栅层厚度小于多层介质膜总厚度。光栅1的刻线剖面为矩形。多层介质膜2的直径等于光栅刻蚀区的直径φ2。多层介质膜2由高低折射率材料交替层叠而成，具有低吸收，高损伤阈值，高反射等特点。因此，多层介质膜2可以大大提高腔镜对光栅选择出来的径向或环向轴对称偏振光的反射率，使其达到激光谐振腔尾镜的要求。对于输出波长在远红外区的激光器，高折射率材料一般为锗、硒化锌、砷化镓等半导体材料，既具有对激光吸收率低，又有较大折射率的特点。而低折射率材料一般为四氟化钍，氟化钇等氟化物。同样，这些材料对激光有低吸收，又有较小折射率。对于输出波长在近红外区的激光器，高折射率材料一般为二氧化铪，二氧化钛、二氧化锆或五氧化二钽等金属氧化物材料，既具有对激光吸收率低，又有较大折射率的特点。而低折射率材料一般为对激光低吸收率低的二氧化硅。多层介质膜层数通常在2至21层之间。激光在各介质膜层中的光程为波长的四分之一，多层介质膜的总厚度由所采用的高、低折射率材料的折射率和设计的膜层数决定。
上述技术方案适用于不同输出波长、不同各种类的激光器所需的谐振腔镜，下面以输出波长为10.6微米的CO2激光器为例，进一步详细地说明上述技术方案的具体实现过程。
如图5所示的光栅具体结构，对于输出波长为10.6微米的CO2激光器，基底和光栅区均采用砷化镓。φ1为27.94毫米，φ2为22.00毫米，φ3为0.20毫米。多层介质膜的高折射率材料为硒化锌，低折射率材料为四氟化钍，多层膜的层数为5层。光栅的周期Λ为6微米，光栅脊宽b为3微米，改变光栅的深度d计算得到两种偏振光的反射率曲线，如图6所示。当光栅 深度d在1.50微米附近的区间A内(d大于1.40微米小于1.75微米)取值时，正入射的P偏振分量的反射率超过99.0％，而正入射S偏振分量的反射率均小于53.54％。同样，当光栅深度d在3.30微米附近的区间B内(d大于3.25微米小于4.25微米)取值时，正入射的P偏振分量的反射率超过99.0％，而正入射S偏振分量的反射率均小于88.41％。可见，在光栅的深度取值在区域A、B中时，这种光栅镜结构既具有高的反射率同时具有优良的偏振选择性，适宜于作为激光谐振腔的尾镜产生径向偏振光。因此，在制作光栅的时候可以在区域A、B中优选光栅的深度，使其一方面达到尾镜的要求，另一方面偏振选择性强，并具有较大的制造公差范围。
本实用新型不仅局限于上述具体实施方式，本领域一般技术人员根据本实用新型公开的内容，可以采用其它多种具体实施方式实施本实用新型，因此，凡是采用本实用新型的设计结构和思路，做一些简单的变化或更改的设计，都落入本实用新型保护的范围。
Claims (1)
1.一种轴对称偏振谐振腔镜，其特征在于，它包括光栅(1)、多层介质膜(2)和基底(3)；
光栅(1)的刻线呈圆环状，并分布均匀，且与基底(3)同心，光栅(1)的刻线剖面为矩形，光栅镜刻蚀区的尺寸满足关系：φ2＝φ1-2*L，其中，φ1为基底直径，φ2为光栅刻蚀区圆环的直径，L为基底(3)上未镀膜和未刻蚀光栅的圆环宽度；多层介质膜(2)由高低折射率材料交替层叠而成；
多层介质膜(2)位于光栅(1)和基底(3)之间，光栅层厚度小于多层介质膜总厚度；
基底(3)是平面镜或凹面镜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2011204546416U CN202333432U (zh) | 2011-11-16 | 2011-11-16 | 一种轴对称偏振谐振腔镜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2011204546416U CN202333432U (zh) | 2011-11-16 | 2011-11-16 | 一种轴对称偏振谐振腔镜 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN202333432U true CN202333432U (zh) | 2012-07-11 |
Family
ID=46445399
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2011204546416U Expired - Fee Related CN202333432U (zh) | 2011-11-16 | 2011-11-16 | 一种轴对称偏振谐振腔镜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN202333432U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105022110A (zh) * | 2014-04-17 | 2015-11-04 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 反射式衍射光栅镜和大功率激光器 |
| CN112018472A (zh) * | 2019-05-31 | 2020-12-01 | 诺基亚通信公司 | 双模波纹式波导腔滤波器 |
-
2011
- 2011-11-16 CN CN2011204546416U patent/CN202333432U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105022110A (zh) * | 2014-04-17 | 2015-11-04 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 反射式衍射光栅镜和大功率激光器 |
| CN112018472A (zh) * | 2019-05-31 | 2020-12-01 | 诺基亚通信公司 | 双模波纹式波导腔滤波器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107272216A (zh) | 透射式金属超材料光束偏振分布变换器件 | |
| CN105652354A (zh) | 基于锥形金属-电介质多层光栅结构的偏振无关宽带吸收器 | |
| WO2004036265A2 (en) | Spectral filter for green and longer wavelengths | |
| CN109491001B (zh) | 基于覆盖折射率匹配层的偏振无关光栅及其制备方法 | |
| CN104777532B (zh) | 基于级联光栅结构的超窄带te偏振光谱选择性吸收器 | |
| CN102157891A (zh) | 一种用于产生高功率轴对称偏振光的激光器 | |
| CN102928905A (zh) | 金属介质膜宽带脉冲压缩光栅 | |
| CN103728685A (zh) | 梯形金属介质膜宽带脉冲压缩光栅 | |
| CN107357054A (zh) | 一种反射式空间光束偏振分布调控器件 | |
| CN111338011A (zh) | 一种采用复合微结构实现超宽带光吸收增强的方法 | |
| CN111769425A (zh) | 用于1064纳米波段的全介质反射式光谱合束光栅 | |
| CN109471211B (zh) | 一种消偏振合束镜薄膜及其设计方法 | |
| CN202333432U (zh) | 一种轴对称偏振谐振腔镜 | |
| CN103293572B (zh) | Te偏振光谱选择性吸收器 | |
| CN102157894A (zh) | 一种基于光栅的轴对称偏振谐振腔镜 | |
| US11226503B2 (en) | Tunable spectral filters | |
| CN201975680U (zh) | 一种用于产生高功率轴对称偏振光的激光器 | |
| CN104300348A (zh) | 一种用于选择角向偏振的内锥w形组合镜结构 | |
| WO2015166822A1 (ja) | 光学部品 | |
| CN115826110A (zh) | 一种中红外探测结构及多波段可调的吸波结构 | |
| CN213633884U (zh) | 一种可实现空间位移的电介质薄层和石墨烯的复合结构 | |
| CN113934026A (zh) | 基于Fabonacci准周期结构的非互易热辐射器 | |
| CN104297939A (zh) | 一种用于选择角向偏振的激光器尾镜组件 | |
| CN112394436A (zh) | 1064纳米波段的非对称结构全介质反射式合束光栅 | |
| CN204360025U (zh) | 一种用于选择角向偏振的v形与w形组合镜结构 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120711 Termination date: 20121116 |