CN211318893U - 一种空气隙结构的消偏振分光装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种空气隙结构的消偏振分光装置，包括第一直角棱镜和第二直角棱镜，所述的第一直角棱镜的第一分光斜面和第二直角棱镜的第二分光斜面平行相对设置且沿外周边缘相互胶合形成中间中空的空气空隙，第一直角棱镜和第二直角棱镜的棱边相互平行，且所述的第一直角棱镜和第二直角棱镜的折射率n＝1.73；所述的第一分光斜面到第二分光斜面之间的距离为67‑136nm；第一直角棱镜和第二直角棱镜的直角面与分光斜面的角度在44‑46°之间。可实现极佳的宽波段消偏振效果:紫外、可见和红外，只要棱镜的材料能透过都可。

Description

一种空气隙结构的消偏振分光装置

技术领域

本实用新型涉及光学领域，特别涉及一种空气隙结构的消偏振分光装置。

背景技术

当光线斜入射时，由于膜层对两偏振态(P光和S光)的有效折射率不同，引起的反射光、透射光和相位差都不同，因此会产生偏振效应，在胶合棱镜中尤为明显。这一现象在许多激光应用的光学系统都是负面影响因素，需要得到消除。

常用的消偏振分光装置是消偏振分光棱镜，一般消偏振分光膜是采用真空蒸发沉积的方案，多是多层膜的结构，通常由多种镀膜材料重复叠加组合而成，膜系层数多、结构复杂，精度进度要求高、对镀膜设备的依赖程度高，生产难度大、生产成本高。

实用新型内容

本实用新型提供一种空气隙结构的消偏振分光装置，波长为400-700nm的入射光通过该空气隙结构的消偏振分光装置后得到P分量和s分量的反射率基本相等，透射率也是基本相等的，且出射的透过光和反射光为垂直状态，该装置结构简单且可以在各种气体环境下使用。

本实用新型是这样实现的：

一种空气隙结构的消偏振分光装置，包括第一直角棱镜和第二直角棱镜，所述的第一直角棱镜的第一分光斜面和第二直角棱镜的第二分光斜面平行相对设置且沿外周边缘相互胶合形成中间中空的空气空隙，第一直角棱镜和第二直角棱镜的棱边相互平行，且所述的第一直角棱镜和第二直角棱镜的折射率n＝1.73；

所述的第一分光斜面到第二分光斜面之间的距离为67-136nm；

第一直角棱镜和第二直角棱镜的直角面与分光斜面的角度在44-46°之间。

使用时，入射光垂直入射第一直角棱镜的直角面，入射光与第一分光斜面的夹角在44°-46°之间。

进一步地，所述第一直角棱镜和第二直角棱镜是同质的玻璃材料。

进一步地，第一直角棱镜和第二直角棱镜的形状和大小相同且第一分光斜面和第二分光斜面相互重叠。

进一步地，第一直角棱镜和第二直角棱镜均为等腰直角棱镜。

空气隙结构的消偏振分光装置的制备方法：先加工第一直角棱镜和第二直角棱镜，之后使第一直角棱镜的第一分光斜面和第二直角棱镜的第二分光斜面平行相对，在第一直角棱镜的第一分光斜面和第二直角棱镜的第二分光斜面的外周边缘之间分别间隔设置4个以上厚度相同且厚度在67-136nm之间的间隔体，形成中间中空的空气空隙，最后将第一直角棱镜的第一分光斜面和第二直角棱镜的第二分光斜面的外周边缘用胶固定形成所述的空气隙结构的消偏振分光装置。所述空气空隙的气体折射率n＝1.00

本实用新型不用复杂的膜层，取而代之的是一个空气空隙，该空气空隙的厚度就是第一分光斜面到第二分光斜面的距离，采用该结构不需要复杂的镀膜工序。波长为400-700nm的入射光通过该空气隙结构的消偏振分光装置后能得到相等的P分量和s分量的反射率及相等的P分量和s分量的透射率，且出射的透过光和反射光为垂直状态，该装置结构简单且可以在各种气体环境下使用。

较之现有技术而言，本实用新型具有以下优点：

(1)可实现极佳的宽波段消偏振效果:紫外、可见和红外，只要棱镜的材料能透过都可。

(2)通过调整空气隙的厚度即可实现任意透反比。

(3)入射光没有通过胶层，能耐受很高的激光能量，适合于超高能激光应用。

(4)该装置在激光或线宽较窄的应用时，消偏振效率高。

(5)能通过改变空隙厚度调整透反比。

(6)对棱镜加工精度或装配精度要求不高，能降低加工成本。

附图说明

图1为本实用新型实施例1-3的几何结构及光路示意图。

图2是本实用新型消偏振分光装置透过率特性图(实施例1)；

图3是本实用新型消偏振分光装置透过率特性图(实施例2)；

图4是本实用新型消偏振分光装置透过率特性图(实施例3)。

图5是本实用新型实施例4的几何结构及光路示意图。

标号说明：1-直角棱镜，2-空气隙，3-直角棱镜。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例对本实用新型内容进行详细说明：

如图1所示，一种空气隙结构的消偏振分光装置，包括第一直角棱镜1和第二直角棱镜3，所述的第一直角棱镜1的第一分光斜面1-1和第二直角棱镜3的第二分光斜面3-1平行相对设置且沿外周边缘相互胶合形成中间中空的空气空隙2，第一直角棱镜1和第二直角棱镜3的棱边相互平行，且所述的第一直角棱镜1和第二直角棱镜3的折射率n＝1.73；

所述的第一分光斜面1-1到第二分光斜面3-1之间的距离为67-136nm；第一直角棱镜1和第二直角棱镜3的直角面与分光斜面的角度在44-46°之间。

本实施例所述第一直角棱镜1和第二直角棱镜3是同质的玻璃材料。

本实施例第一直角棱镜1和第二直角棱镜3的形状和大小相同且第一分光斜面1-1和第二分光斜面3-1相互重叠。

空气隙结构的消偏振分光装置的制备方法：先加工第一直角棱镜1和第二直角棱镜3，之后使第一直角棱镜1的第一分光斜面1-1和第二直角棱镜3的第二分光斜面3-1平行相对，在第一直角棱镜1的第一分光斜面1-1和第二直角棱镜3的第二分光斜面3-1的外周边缘之间分别间隔设置4个以上厚度相同且厚度在67-136nm之间的间隔体，形成中间中空的空气空隙2，最后将第一直角棱镜1的第一分光斜面1-1和第二直角棱镜3的第二分光斜面3-1的外周边缘用胶固定形成所述的空气隙结构的消偏振分光装置。所述空气空隙2的气体折射率n＝1.00。优选的，所述直角棱镜采用HOYA的M-LAF81(n＝1.73077)、HOHARA的L-LAM69(n＝1.73077)、成都光明的D-LAF79(n＝1.73077)或新华光的D-LAF31(n＝1.73077)。

实施例1

一种空气隙结构的消偏振分光装置，包括第一直角棱镜1和第二直角棱镜3，所述的第一直角棱镜1的第一分光斜面1-1和第二直角棱镜3的第二分光斜面3-1平行相对设置且沿外周边缘相互胶合形成中间中空的空气空隙2，第一直角棱镜1和第二直角棱镜3的棱边相互平行，且所述的第一直角棱镜1和第二直角棱镜3的折射率n＝1.73；

所述的第一分光斜面1-1到第二分光斜面3-1的距离为78nm。

本实施例所述第一直角棱镜1和第二直角棱镜3是同质的玻璃材料。

本实施例第一直角棱镜1和第二直角棱镜3的形状和大小相同且第一分光斜面1-1和第二分光斜面3-1相互重叠。

本实施例第一直角棱镜1和第二直角棱镜3均为等腰直角棱镜。本实施例如果采用第一直角棱镜1和第二直角棱镜3的直角面与分光斜面的角度在44-46°之间的其它角度，其结果也与本实施例的结果基本一致。

空气隙结构的消偏振分光装置的制备方法：先加工第一直角棱镜1和第二直角棱镜3，之后使第一直角棱镜1的第一分光斜面1-1和第二直角棱镜3的第二分光斜面3-1平行相对，在第一直角棱镜1的第一分光斜面1-1和第二直角棱镜3的第二分光斜面3-1的外周边缘之间分别间隔设置4个以上厚度相同且厚度为78的间隔体，形成中间中空的空气空隙2，最后将第一直角棱镜1的第一分光斜面1-1和第二直角棱镜3的第二分光斜面3-1的外周边缘用胶固定形成所述的空气隙结构的消偏振分光装置。所述空气空隙2的气体折射率n＝1.00。

所述的第一分光斜面1-1到第二分光斜面3-1的距离为78nm。

本实施例所述空气隙2可以在各种气体环境下使用。

本实施例所述棱镜玻璃材料为HOYA的M-LAF81(n＝1.73077)。

如图2所示，为本实用新型消偏振分光装置透过率特性图，从图中可以看出，本实用新型提供的分光装置可以在可见光(400-700nm)全波段范围内高效地实现消偏振，使得S光和P光的分离量|Tp-Ts|<1.0％。同时针对具体点的分光比为T/R＝38％/62％@450nm，T/R＝50％/50％@550nm，T/R＝60％/40％@650nm。

实施例2

一种空气隙结构的消偏振分光装置，包括第一直角棱镜1和第二直角棱镜3，所述的第一直角棱镜1的第一分光斜面1-1和第二直角棱镜3的第二分光斜面3-1平行相对设置且沿外周边缘相互胶合形成中间中空的空气空隙2，第一直角棱镜1和第二直角棱镜3的棱边相互平行，且所述的第一直角棱镜1和第二直角棱镜3的折射率n＝1.73；

所述的第一分光斜面1-1到第二分光斜面3-1之间的距离为67nm。

本实施例所述第一直角棱镜1和第二直角棱镜3是同质的玻璃材料。

本实施例第一直角棱镜1和第二直角棱镜3的形状和大小相同且第一分光斜面1-1和第二分光斜面3-1相互重叠。

本实施例第一直角棱镜1和第二直角棱镜3的直角面与分光斜面的角度为44°。本实施例如果采用第一直角棱镜1和第二直角棱镜3的直角面与分光斜面的角度在44-46°之间的其它角度，其结果也与本实施例的结果基本一致。

空气隙结构的消偏振分光装置的制备方法：先加工第一直角棱镜1和第二直角棱镜3，之后使第一直角棱镜1的第一分光斜面1-1和第二直角棱镜3的第二分光斜面3-1平行相对，在第一直角棱镜1的第一分光斜面1-1和第二直角棱镜3的第二分光斜面3-1的外周边缘之间分别间隔设置4个以上厚度相同且厚度在67的间隔体，形成中间中空的空气空隙2，最后将第一直角棱镜1的第一分光斜面1-1和第二直角棱镜3的第二分光斜面3-1的外周边缘用胶固定形成所述的空气隙结构的消偏振分光装置。所述空气空隙2的气体折射率n＝1.00。

本实施例所述第一直角棱镜1和第二直角棱镜3是同质的玻璃材料。

本实施例所述空气隙2可以在各种气体环境下使用。

本实施例所述棱镜玻璃材料为HOYA的M-LAF81(n＝1.73077)。

如图3所示，为本实用新型消偏振分光装置透过率特性图，从图中可以看出，本实用新型提供的分光装置可以在可见光(400-700nm)全波段范围内高效地实现消偏振，使得S光和P光的分离量|Tp-Ts|<1.0％。同时针对具体点的分光比为T/R＝60％/40％@450nm，T/R＝70％/30％@550nm，T/R＝77％/23％@650nm。

实施例3

一种空气隙结构的消偏振分光装置，包括第一直角棱镜1和第二直角棱镜3，所述的第一直角棱镜1的第一分光斜面1-1和第二直角棱镜3的第二分光斜面3-1平行相对设置且沿外周边缘相互胶合形成中间中空的空气空隙2，第一直角棱镜1和第二直角棱镜3的棱边相互平行，且所述的第一直角棱镜1和第二直角棱镜3的折射率n＝1.73；

所述的第一分光斜面1-1到第二分光斜面3-1之间的距离为136nm。

本实施例所述第一直角棱镜1和第二直角棱镜3是同质的玻璃材料。

本实施例第一直角棱镜1和第二直角棱镜3的形状和大小相同且第一分光斜面1-1和第二分光斜面3-1相互重叠。

本实施例第一直角棱镜1和第二直角棱镜3的直角面与分光斜面的角度为46°。本实施例如果采用第一直角棱镜1和第二直角棱镜3的直角面与分光斜面的角度在44-46°之间的其它角度，其结果也与本实施例的结果基本一致。

空气隙结构的消偏振分光装置的制备方法：先加工第一直角棱镜1和第二直角棱镜3，之后使第一直角棱镜1的第一分光斜面1-1和第二直角棱镜3的第二分光斜面3-1平行相对，在第一直角棱镜1的第一分光斜面1-1和第二直角棱镜3的第二分光斜面3-1的外周边缘之间分别间隔设置4个以上厚度相同且厚度在136nm的间隔体，形成中间中空的空气空隙2，最后将第一直角棱镜1的第一分光斜面1-1和第二直角棱镜3的第二分光斜面3-1的外周边缘用胶固定形成所述的空气隙结构的消偏振分光装置。所述空气空隙2的气体折射率n＝1.00。

本实施例所述第一直角棱镜1和第二直角棱镜3是同质的玻璃材料。

本实施例所述空气隙2可以在各种气体环境下使用。

本实施例所述棱镜玻璃材料为HOYA的M-LAF81(n＝1.73077)。

如图4所示，为本实用新型消偏振分光装置透过率特性图，从图中可以看出，本实用新型提供的分光装置可以在可见光(400-700nm)全波段范围内高效地实现消偏振，使得S光和P光的分离量|Tp-Ts|<1.0％。同时针对具体点的分光比为T/R＝20％/80％@450nm，T/R＝30％/70％@550nm，T/R＝40％/60％@650nm。

以上实施例的T是透射光，R是反射光；P光是P偏振光，是指振动方向平行于入射面的矢量；S光是S偏振光，是指振动方向垂直入射面的矢量，Tp是透过光的P偏振光，Ts是透过光的S偏振光。在布儒斯特角的情况下，一束光入射到界面的时候，p偏振光成为折射光，而s偏振光一部分成为折射光，一部分成为反射光。

实施例4

与上述实施例不同的是，本实施例的两个三角棱镜的分光面并没有重叠，而是稍有错开，但是并不影响其成为消偏振分光装置。

上述具体实施方式只是对本实用新型的技术方案进行详细解释，本实用新型并不只仅仅局限于上述实施例，凡是依据本实用新型原理的任何改进或替换，均应在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种空气隙结构的消偏振分光装置，其特征在于：包括第一直角棱镜(1)和第二直角棱镜(3)，所述的第一直角棱镜(1)的第一分光斜面(1-1)和第二直角棱镜(3)的第二分光斜面(3-1)平行相对设置且沿外周边缘相互胶合形成中间中空的空气空隙(2)，第一直角棱镜(1)和第二直角棱镜(3)的棱边相互平行，且所述的第一直角棱镜(1)和第二直角棱镜(3)的折射率n＝1.73；

所述的第一分光斜面(1-1)到第二分光斜面(3-1)之间的距离为67-136nm；

第一直角棱镜(1)和第二直角棱镜(3)的直角面与分光斜面的夹角角度在44-46°之间。

2.根据权利要求1所述的空气隙结构的消偏振分光装置，其特征在于：所述第一直角棱镜(1)和第二直角棱镜(3)是同质的玻璃材料。

3.根据权利要求1所述的空气隙结构的消偏振分光装置，其特征在于：第一直角棱镜(1)和第二直角棱镜(3)的形状和大小相同且第一分光斜面(1-1)和第二分光斜面(3-1)相互重叠。

4.根据权利要求3所述的空气隙结构的消偏振分光装置，其特征在于：第一直角棱镜(1)和第二直角棱镜(3)均为等腰直角棱镜。

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