CN211653313U - 一种全反射保偏折返式棱镜 - Google Patents
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Abstract
本发明实用新型一种全反射保偏折返式棱镜，包括直角三角棱镜，所述的直角三角棱镜的棱柱面由一个斜面和分别与斜面两侧连接且相互垂直连接的第一直角面及第二直角面组成，所述斜面为光线入射面，所述的第一直角面为一次全反射面，所述的第二直角面为二次全反射面，在所述的第一直角面和第二直角面上均设置有保偏膜。该实用新型方案采用全反射棱镜的全反射原理来消除反射损耗，实现100％反射率的效果；该实用新型方案采用全反射棱镜的全反射原理来消除反射光的偏振相关损耗，使得P偏振光和S偏振光的反射率相等。
Description
技术领域
本实用新型涉及光学领域，特别涉及一种全反射保偏折返式棱镜。
背景技术
光学系统中的反射镜会在一定程度上改变入射光的偏振态，即产生残余偏振，会降低光学系统的成像能力。因此在某些光学反射系统中，应避免或减少残余偏振，使得入射光的偏振态经过反射后保持不变，即要求使用保偏反射镜。保偏反射，等效于光束经过反射镜后不发生相位延迟，P偏振光和S偏振光的强度保持一致。
一般的光学反射位移器件，如角锥棱镜、直角棱镜等，都基于光束从光密介质到光疏介质的全反射原理实现光束折返，而由于全反射对光束相位损失的影响，反射光束的偏振态较入射光束发生了变化，使其无法应用于有保偏特性要求的应用场合。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种全反射保偏折返式棱镜，本实用新型的全反射保偏折返式棱镜进行光线的反射时，只要光线通过该全反射保偏折返式棱镜斜面入射到该全反射棱镜的一次全反射面上的入射角大于全反射角，则单次全反射后的激光两偏振态的相位差为0，两次全反射后的激光两偏振态相位差仍为0度(或360度)，且圆偏光的旋向不变，反射后的光线就不会发生相位延迟，并且P偏振光和S偏振光的强度保持一致，可消除反射对光束偏振态的影响，实现反射保偏的效果。
一种全反射保偏折返式棱镜，包括直角三角棱镜，所述的直角三角棱镜的棱柱面由一个斜面和分别与斜面两侧连接且相互垂直连接的第一直角面及第二直角面组成，所述斜面为光线入射面，所述的第一直角面为一次全反射面，所述的第二直角面为二次全反射面，在所述的第一直角面和第二直角面上均设置有保偏膜。
所述的保偏膜由厚度为81.3-85.4nm且折射率为1.46的SiO2膜层和厚度为73.4-77.7nm且折射率为2.4的TiO2膜层堆叠而成，且所述SiO2膜层为贴近全反射棱镜的全反射面的里层，TiO2膜层为外层。
进一步地，所述SiO2膜层的厚度为81.3nm，所述的TiO2膜层的厚度为73.4nm。
进一步地，所述SiO2膜层的厚度为85.4nm，所述的TiO2膜层的厚度为77.7nm。
进一步地，所述的直角三角棱镜的斜面上设置有增透膜层。
进一步地，所述的直角三角棱镜采用的材料为光能透过的玻璃材料。
进一步地，所述的直角三角棱镜为等腰直角棱镜。
进一步地，所述的直角三角棱镜采用的材料为折射率n＝1.52的K9玻璃。
较之现有技术而言，本实用新型具有以下优点：
(1)该实用新型方案采用全反射棱镜的全反射原理来消除反射损耗，实现100％反射率的效果；
(2)该实用新型方案采用全反射棱镜的全反射原理来消除反射光的偏振相关损耗，使得P偏振光和S偏振光的反射率相等；
(3)该实用新型方案采用保偏膜来解决反射相位损失的问题，消除了反射对光束偏振态的影响，实现反射保偏的效果；
(4)该实用新型方案的保偏膜单次全反射后的激光两偏振态的相位差为0，且圆偏光的旋向不变；两次全反射后的激光两偏振态相位差仍为0度(或360度)，且圆偏光的旋向不变；
(5)该实用新型方案的保偏膜镀在棱镜两个面上，可实现光束折返；
(6)该实用新型方案对棱镜的小角度位置误差或加工尺寸误差不敏感。
附图说明
图1为本实用新型的几何结构及光路示意图。
图2是本实用新型的反射率特性图(实施例1)。
图3是本实用新型的反射光相位变化特性图(实施例1)。
图4是本发明实施例2的的反射光相位变化特性图。
图5是本发明实施例3的反射光相位变化特性图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施例对本实用新型内容进行详细说明：
实施例1
如图1所示为本实用新型提供一种全反射保偏折返式棱镜，包括直角三角棱镜，所述的直角三角棱镜的棱柱面由一个斜面1和分别与斜面1两侧连接且相互垂直连接的第一直角面2及第二直角面3组成，所述斜面1为光线入射面，所述的第一直角面2为一次全反射面，所述的第二直角面3为二次全反射面，在所述的第一直角面2和第二直角面3上均设置有保偏膜4
所述的保偏膜4由厚度为81.3-85.4nm且折射率为1.46的SiO2膜层和厚度为73.4-77.7nm且折射率为2.4的TiO2膜层堆叠而成，且所述SiO2膜层为贴近全反射棱镜的全反射面的里层，TiO2膜层为外层。
本实施具体地所述SiO2膜层的厚度为81.3nm，所述的TiO2膜层的厚度为73.4nm。
本实施例所述的直角三角棱镜的斜面1上设置有增透膜层。
本实施例所述的直角三角棱镜采用的材料为光能透过的玻璃材料。
本实施例所述的直角三角棱镜为等腰直角棱镜。
本实施例所述的直角三角棱镜采用的材料为折射率n＝1.52的K9玻璃。
本实施例所述棱镜材料为常用的K9(n＝1.52)玻璃材料，根据全反射原理，全反射角＝arcsin(n1/n2)，其中n1为光疏介质折射率，n2为光密介质折射率；因此K9对空气的全反射角＝42度。
本实用新型的制造工艺包括：先将K9玻璃材料加工成等腰直角棱镜形状，然后对棱镜3个表面进行抛光处理，最后在等腰直角棱镜的全反射面上精确沉积规定厚度要求的保偏膜，最终形成所述的保偏全反射棱镜。
对于波长为633nm的圆偏激光的保偏折返：
如图1所示光路的反射角为45度，满足全反射条件。
优选地，如图1所示所述保偏膜沉积在两直角面上，
如图2所示，为本实用新型的反射率特性图，从图中可以看出，本实用新型提供的保偏全反射棱镜的全反射面可对633nm圆偏激光的P偏振态和S偏振态100％全反射，即Rs＝Rp＝100％@633nm。
如图3所示，为本实用新型的反射光相位变化特性图，从图中可以看出，单次全反后的激光两偏振态的相位差为0，且圆偏光的旋向不变；两次全反射后的激光两偏振态相位差仍为0度(或360度)，且圆偏光的旋向不变。假设该633nm激光是右旋圆偏光，则其通过本实用新型的棱镜反射后仍是右旋圆偏光；反之亦然。
实施例2
与上述实施例1不同的是，本实施例所述的SiO2膜层由厚度为85.4nm且折射率n＝1.46的SiO2膜层构成，所述的TiO2膜层由厚度为77.7nm且折射率n＝2.4的TiO2膜层构成，所述的直角三角棱镜采用的材料为折射率n＝1.52的K9玻璃，使光线以45度入射角通过该全反射棱镜入射到该全反射棱镜的全反射面上。采用波长为405nm的激光入射。
如图4所示，为本发明的反射光相位变化特性图，从图中可以看出，单次全反后的激光两偏振态的相位差为0，且圆偏光的旋向不变；两次全反射后的激光两偏振态相位差仍为0度(或360度)，且圆偏光的旋向不变。假设该405nm激光是右旋圆偏光，则其通过本实用新型的棱镜反射后仍是右旋圆偏光；反之亦然。
实施例3
与上述实施例1不同的是，因为本实施例所述的SiO2膜层由厚度为85.4nm且折射率n＝1.46的SiO2膜层构成，所述的TiO2膜层由厚度为77.7nm且折射率n＝2.4的TiO2膜层构成，所述的直角三角棱镜采用的材料为折射率n＝1.52的K9玻璃，使光线以45度入射角通过该全反射棱镜入射到该全反射棱镜的全反射面上。采用波长为1064nm的激光入射。
如图5所示，为本发明的反射光相位变化特性图，从从图中可以看出，单次全反后的激光两偏振态的相位差为0，且圆偏光的旋向不变；两次全反射后的激光两偏振态相位差仍为0度(或360度)，且圆偏光的旋向不变。假设该1064nm激光是右旋圆偏光，则其通过本实用新型的棱镜反射后仍是右旋圆偏光；反之亦然。
综上所述，单次全反后的激光两偏振态的相位差为0度，激光偏振态保持不变仍是圆偏光，且圆偏光的旋向不变。两次以上的全反射亦然。
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 (7)
1.一种全反射保偏折返式棱镜，其特征在于：所述全反射保偏折返式棱镜包括直角三角棱镜，所述的直角三角棱镜的棱柱面由一个斜面(1)和分别与斜面(1)两侧连接且相互垂直连接的第一直角面(2)及第二直角面(3)组成，所述斜面(1)为该直角三角棱镜的光线入射面，所述的第一直角面(2)为该直角三角棱镜的一次全反射面，所述的第二直角面(3)为该直角三角棱镜的二次全反射面，在所述的第一直角面(2)和第二直角面(3)上均设置有保偏膜(4)；
所述的保偏膜(4)由厚度为81.3-85.4nm且折射率为1.46的SiO2膜层和厚度为73.4-77.7nm且折射率为2.4的TiO2膜层堆叠而成，且所述SiO2膜层贴近该直角三角棱镜的全反射面的里层，TiO2膜层贴近该直角三角棱镜的全反射面的外层。
2.根据权利要求1所述的全反射保偏折返式棱镜，其特征在于：所述SiO2膜层的厚度为81.3nm，所述的TiO2膜层的厚度为73.4nm。
3.根据权利要求1所述的全反射保偏折返式棱镜，其特征在于：所述SiO2膜层的厚度为85.4nm，所述的TiO2膜层的厚度为77.7nm。
4.根据权利要求1所述的全反射保偏折返式棱镜，其特征在于：所述的直角三角棱镜的斜面(1)上设置有增透膜层。
5.根据权利要求1所述的全反射保偏折返式棱镜，其特征在于：所述的直角三角棱镜采用的材料为光能透过的玻璃材料。
6.根据权利要求1所述的一种全反射保偏折返式棱镜，其特征在于：所述的直角三角棱镜为等腰直角棱镜。
7.根据权利要求4所述的一种全反射保偏折返式棱镜，其特征在于：所述的直角三角棱镜采用的材料为折射率n＝1.52的K9玻璃。
Priority Applications (1)
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| CN202020446749.XU CN211653313U (zh) | 2020-03-31 | 2020-03-31 | 一种全反射保偏折返式棱镜 |
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2020
- 2020-03-31 CN CN202020446749.XU patent/CN211653313U/zh active Active
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