CN212160134U - 用于全反射棱镜的保偏膜及全反射棱镜 - Google Patents
用于全反射棱镜的保偏膜及全反射棱镜 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及用于全反射棱镜的保偏膜及全反射棱镜，所述的保偏膜由以下膜层从贴近全反射棱镜的全反射面的里层向外层依次堆叠而成：厚度为37.2‑93.9nm第一SiO2膜层、厚度为123.0‑223.9nm的第一TiO2膜层，厚度为44.3‑189.6nm的第二SiO2膜层，厚度为43.0‑54.8nm的第二TiO2膜层，厚度为98.7‑142.6nm的第三SiO2膜层。该发明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；该发明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，特别涉及用于全反射棱镜的保偏膜及全反射棱镜。
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
本实用新型提供一种用于全反射棱镜的保偏膜及全反射棱镜，所述保偏膜能镀制或粘附于全反射棱镜的全反射面上，形成全反射保偏棱镜，通过本实用新型所述的全反射保偏棱镜，进行光线的反射时，只要光线通过全反射棱镜入射到该全反射棱镜的全反射面上的入射角大于全反射角，反射后的光线相位差为180°，并且P偏振光和S偏振光的强度保持一致。
方案一)
一种用于全反射棱镜的保偏膜，由以下膜层从贴近全反射棱镜的全反射面的里层向外层依次堆叠而成：
厚度为37.2-93.9nm第一SiO2膜层、厚度为123.0-223.9nm的第一TiO2膜层，厚度为44.3-189.6nm的第二SiO2膜层，厚度为43.0-54.8nm的第二TiO2膜层，厚度为98.7-142.6nm的第三SiO2膜层。
具体地，所述的第一SiO2膜层厚度为48.6nm；第一TiO2膜层厚度为 137.9nm；第二SiO2膜层厚度为44.3nm；第二TiO2膜层厚度为43.0nm；第三 SiO2膜层厚度为142.6nm。
具体地，所述的第一SiO2膜层厚度为37.2nm；第一TiO2膜层厚度为123.0nm；第二SiO2膜层厚度为46.5nm；第二TiO2膜层厚度为54.8nm；第三 SiO2膜层厚度为107.6nm。
具体地，所述的第一SiO2膜层厚度为93.9nm；第一TiO2膜层厚度为 223.9nm；第二SiO2膜层厚度为189.6nm；第二TiO2膜层厚度为43.7nm；第三 SiO2膜层厚度为98.7nm。
方案二)
一种全反射棱镜，它包括直角三角棱镜，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，其中一个直角面为该直角三角棱镜的光线入射面，所述的斜面为该直角三角棱镜的全反射面；另一个直角面为该直角三角棱镜的光线出射面；在所述的直角三角棱镜的斜面外侧设有方案一所述的保偏膜。
所述的直角三角棱镜的两个直角面上均设置有增透膜层。
所述的直角三角棱镜为等腰直角棱镜。
所述的直角三角棱镜采用的材料为光能透过的玻璃材料。
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。
一种实现全反射保偏的方法，在全反射棱镜用来作为全反射面的表面上设有如方案一)所述的保偏膜，并使光线以大于该全反射棱镜的全反射角的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。
所述的全反射棱镜为直角三角棱镜，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。
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可以实现反射后的相位差是180度，即可以保偏的同时实现圆偏光旋向调整，例如当反射相位差是180度时，则右旋圆偏光反射后变左旋圆偏光；
(5)该实用新型方案的保偏膜可以镀在棱镜的一个面上实现光束偏折，也可以镀在棱镜两个面上实现光束折返；
(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是本发实施例1明的反射光相位变化特性图。
图4是本发实施例2明的反射光相位变化特性图。
图5是本发实施例3明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：
一种用于全反射棱镜的保偏膜，由以下膜层从贴近全反射棱镜的全反射面的里层向外层依次堆叠而成：
具体地，本实施例所述的第一SiO2膜层厚度为48.6nm；第一TiO2膜层厚度为137.9nm；第二SiO2膜层厚度为44.3nm；第二TiO2膜层厚度为43.0nm；第三SiO2膜层厚度为142.6nm。
一种全反射棱镜，它包括直角三角棱镜，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,其中一个直角面为该直角三角棱镜的光线入射面，所述的斜面为直角三角棱镜的全反射面，另一个直角面为该直角三角棱镜的光线出射面；在所述的直角三角棱镜的斜面外侧设有所述的保偏膜。
所述的直角三角棱镜的两个直角面上均设置有增透膜层。
所述的直角三角棱镜为等腰直角棱镜。
所述的直角三角棱镜采用的材料为光能透过的玻璃材料。
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SiO2膜层的折射率为1.46，TiO2膜层的折射率为2.4。
一种实现全反射保偏的方法，在全反射棱镜用来作为全反射面的表面上设有如方案一)所述的保偏膜，并使光线以大于该全反射棱镜的全反射角的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；
所述的保偏膜由以下膜层从全反射棱镜的全反射面的里层向外层依次堆叠而成：
所述的全反射棱镜为直角三角棱镜，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。
本实施例采用波长为633nm的圆偏激光的保偏反射：
本实施例所述棱镜玻璃材料为K9(n＝1.52)，其玻璃材料对空气的全反射角为42度。如图1所示光路的反射角为45度，满足全反射条件。
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，本实用新型提供的全反射保偏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180度，且圆偏光的旋向相反。即假设该633nm激光是右旋圆偏光，则其通过本实用新型的棱镜反射后变成左旋圆偏光；反之亦然。
实施例2
本实施例所述的第一SiO2膜层厚度为37.2nm；第一TiO2膜层厚度为 123.0nm；第二SiO2膜层厚度为46.5nm；第二TiO2膜层厚度为54.8nm；第三 SiO2膜层厚度为107.6nm。与上述实施例不同的是本实施例采用405nm激光。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，本实用新型提供的全反射保偏棱镜的全反射面可对405nm圆偏激光的P偏振态和S偏振态100％全反射，即Rs＝Rp＝100％@405nm。
如图4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180度，且圆偏光的旋向相反。即假设该405nm激光是右旋圆偏光，则其通过本实用新型的棱镜反射后变成左旋圆偏光；反之亦然。
实施例3
本实施例所述的第一SiO2膜层厚度为93.9nm；第一TiO2膜层厚度为 223.9nm；第二SiO2膜层厚度为189.6nm；第二TiO2膜层厚度为43.7nm；第三SiO2膜层厚度为98.7nm。针对1064nm激光
图2所示，为本实用新型的反射率特性图，从图中可以看出，本实用新型提供的全反射保偏棱镜的全反射面可对1064nm圆偏激光的P偏振态和S偏振态 100％全反射，即Rs＝Rp＝100％@1064nm。
如图5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180度，且圆偏光的旋向相反。即假设该1064nm激光是右旋圆偏光，则其通过本实用新型的棱镜反射后变成左旋圆偏光；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180度，激光偏振态保持不变仍是圆偏光，但圆偏光的旋向相反。
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 (8)
1.一种用于全反射棱镜的保偏膜，其特征在于：
由以下膜层从贴近全反射棱镜的全反射面的里层向外层依次堆叠而成：
厚度为37.2-93.9nm的第一SiO2膜层、厚度为123.0-223.9nm的第一TiO2膜层，厚度为44.3-189.6nm的第二SiO2膜层，厚度为43.0-54.8nm的第二TiO2膜层，厚度为98.7-142.6nm的第三SiO2膜层。
2.根据权利要求1所述的保偏膜，其特征在于：所述的第一SiO2膜层厚度为48.6nm；第一TiO2膜层厚度为137.9nm；第二SiO2膜层厚度为44.3nm；第二TiO2膜层厚度为43.0nm；第三SiO2膜层厚度为142.6nm。
3.根据权利要求1所述的保偏膜，其特征在于：所述的第一SiO2膜层厚度为37.2nm；第一TiO2膜层厚度为123.0nm；第二SiO2膜层厚度为46.5nm；第二TiO2膜层厚度为54.8nm；第三SiO2膜层厚度为107.6nm。
4.根据权利要求1所述的保偏膜，其特征在于：所述的第一SiO2膜层厚度为93.9nm；第一TiO2膜层厚度为223.9nm；第二SiO2膜层厚度为189.6nm；第二TiO2膜层厚度为43.7nm；第三SiO2膜层厚度为98.7nm。
5.一种全反射棱镜，其特征在于：所述全反射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,其中一个直角面为该直角三角棱镜的光线入射面，所述的斜面(1)为该直角三角棱镜的全反射面，另一个直角面为该直角三角棱镜的光线出射面；在所述的直角三角棱镜的斜面(1)外侧设有权利要求1-4中任一项所述的保偏膜(4)。
6.根据权利要求5所述的一种全反射棱镜，其特征在于：所述的直角三角棱镜的两个直角面上均设置有增透膜层；所述的直角三角棱镜为等腰直角棱镜。
7.根据权利要求5所述的一种全反射棱镜，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。
8.根据权利要求7所述的一种全反射棱镜，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。
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- 2020-04-10 CN CN202020521772.0U patent/CN212160134U/zh active Active
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