DE2366434C1 - Non-polarizing beam trailer - Google Patents

Non-polarizing beam trailer

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DE2366434C1
DE2366434C1 DE19732366434 DE2366434A DE2366434C1 DE 2366434 C1 DE2366434 C1 DE 2366434C1 DE 19732366434 DE19732366434 DE 19732366434 DE 2366434 A DE2366434 A DE 2366434A DE 2366434 C1 DE2366434 C1 DE 2366434C1
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sin
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Hans F. Dr.rer.nat. 8000 München Mahlein
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Siemens AG
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    • G02B27/144—Beam splitting or combining systems operating by reflection only using partially transparent surfaces without spectral selectivity

Description

JL 21η^-41ηη2+21η(κ2~«ο sin2O0)-In(I - sin2 0O)-In(W2-/^ sin20o) 2 2la«2-2In%+ In (njj-nl sinQ0)-\n(n\-nl sin20o)JL 21η ^ -41ηη 2 + 21η (κ2 ~ «ο sin 2 O 0 ) -In (I - sin 2 0 O ) -In (W 2 - / ^ sin 2 0 o ) 2 2la« 2-2In% + In (njj-nl sin Q 0 ) - \ n (n \ -nl sin 2 0 o )

erfüllt ist, mit k = 1, 2, 3, ... und wodurch der Reflexionsgrad bzw. Transmissionsgrad für die s- und p-Komponente gleich ist.
2. Nichtpolarisierender Strahlteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Substratrückseite mit einer Vergütungsschicht versehen ist.is fulfilled, with k = 1, 2, 3, ... and whereby the reflectance or transmittance is the same for the s and p components.
2. Non-polarizing beam splitter according to claim 1, characterized in that the back of the substrate is provided with a coating.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen nichtpolarisierenden Strahlteiler gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The present invention relates to a non-polarizing beam splitter according to the preamble of claim 1.

Derartige nichtpolarisierende Strahlteiler werden z. B. bei speziellen Aufbauten mit Lasern und in Lasergeräten benötigt, wodurch ein Lichtstrahl in zwei in unterschiedliche Richtungen verlaufende Komponenten aufgespalten wird.Such non-polarizing beam splitters are e.g. B. for special structures with lasers and in Laser devices are required, creating a beam of light in two components running in different directions is split up.

Bekannt sind Strahlteiler, bei welchen die bei Reflexion und Transmission auftretenden Polarisationseffekte vermindert werden. V. R. Costich beschreibt in Appl. Optics, Band 9, Nr. 4, April 1970, Seiten 866 bis 870 »Aufbauten aus dielektrischen Vielfachschichten«, in welchen auf einem transparenten Substrat mehrere Schichten aus unterschiedlichen Materialien und Schichtdicken aufgebracht sind. Bei einer vorgegebenen Folge von Brechungsindizes der einzelnen Schichtdikken und bei bestimmten Schichtdicken ist es möglich, an einem derartigen Aufbau einen breitbandigen Lichtstrahl in zwei Teilstrahlen zu zerlegen, die nur geringfügig polarisiert sind.Beam splitters are known in which the polarization effects occurring during reflection and transmission are reduced. V. R. Costich describes in Appl. Optics, Volume 9, No. 4, April 1970, pages 866 to 870 "Structures from dielectric multilayers", in which on a transparent substrate several layers of different materials and Layer thicknesses are applied. With a given sequence of refractive indices of the individual layer thicknesses and with certain layer thicknesses it is possible to use a broadband light beam on such a structure split into two partial beams that are only slightly polarized.

Es kann jedoch für keine einzige Wellenlänge aus dem Breitbandbereich die Polarisation völlig ausgeschaltet werden.However, the polarization cannot be completely switched off for any single wavelength out of the broadband range will.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen einfach aufgebauten Strahlteiler anzugeben, der keine Polarisationseffekte zeigt.The object of the invention is to specify a simply constructed beam splitter which does not have any polarization effects shows.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved by the features specified in the characterizing part of claim 1 solved.

Unter s- und p-Komponenten sind die senkrecht bzw. parallel zur Einfallsebene gerichteten Schwingungsrichtungen der Lichtwellen zu verstehen.Under s and p components are the directions of oscillation perpendicular or parallel to the plane of incidence to understand the light waves.

Aus diesen Beziehungen läßt sich bei vorgegebenen Brechungsindizes und vorgegebener Zahl der Schichten der Einfallswinkel bestimmen.With a given refractive index and a given number of layers, these relationships can be used determine the angle of incidence.

Es sei darauf hingewiesen, daß die genannte Aufgabe, polarisationsfreie Strahlungsteiler herzustellen, bereits aus der US-PS 35 59 090 bekannt ist. Diese bekannte Aufgabe wird dort jedoch auf eine andere Weise als es hier vorgeschlagen worden ist, gelöst.It should be pointed out that the stated task of producing polarization-free beam splitters already exists from US-PS 35 59 090 is known. However, this known task is performed there in a different way than it has been proposed here, resolved.

Zur Vermeidung von Polarisationseffekten der Substratrückseite wird diese insbesondere mit einer Vergütungsschicht versehen.In order to avoid polarization effects on the back of the substrate, this is in particular with a Coating layer provided.

Aus der Vielzahl der Aufbauten kann vorteilhafterweise der ausgewählt werden, bei dem der Winkel zwischen den beiden aufgeteilten Strahlanteilen an die spezielle Aufgabe angepaßt ist.From the multitude of structures, the one in which the angle between the two split beam parts is adapted to the specific task.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Figur in der nun folgenden Beschreibung näher erläutert.An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail with reference to the figure in the description that now follows explained.

Die Figur zeigt einen nichtpolarisierenden Strahlteiler mit der Brechungsindexstruktur π/ρυΐΗ)3ηφο. The figure shows a non-polarizing beam splitter with the refractive index structure π / ρυΐΗ) 3 ηφο.

Der in der Figur dargestellte nichtpolarisierende Strahlteiler besteht aus einem Substrat aus Glas mit dem Brechungsindex ns — 1,5, einer dreimal wiederholten (k = 3) Doppelschichtenfolge aus Magnesiumfluorid mit dem Brechungsindex ηχ, = 1,38 und Zinksulfid mit dem Brechungsindex nH — 2,35 und einer letzten an Luft angrenzenden Magnesiumfluoridschicht mit dem Brechungsindex πι = 1,38. Die effektiven optischen Schichtdicken betragen jeweils λο/4, wobei λ0 = 694,3 nm die Wellenlänge eines parallelen Lichtbündels 4 eines Rubinlasers ist. Mit diesen Daten ergibt sich aus der obengenannten Beziehung für k — 3 einThe non-polarizing beam splitter shown in the figure consists of a substrate made of glass with the refractive index n s - 1.5, a three times repeated (k = 3) double layer sequence of magnesium fluoride with the refractive index ηχ = 1.38 and zinc sulfide with the refractive index n H - 2.35 and a last magnesium fluoride layer adjoining air with the refractive index πι = 1.38. The effective optical layer thicknesses are each λ ο / 4, with λ 0 = 694.3 nm being the wavelength of a parallel light beam 4 from a ruby laser. With this data, the above relationship for k - 3 results in a

so Einfallswinkel von Θ = 82,4°. Der Winkel ß, der von den beiden aufgespaltenen Strahlenbündeln 5 und 6 gebildet wird, beträgt 15,2°. Die Substratrückseite ist mit einer Vergütungsschicht 7 versehen.so angle of incidence of Θ = 82.4 °. The angle β, which is formed by the two split beams 5 and 6, is 15.2 °. The back of the substrate is provided with a coating 7.

Für jeden anderen Wert von k ergibt sich ein anderer Einfallswinkel. Deshalb läßt sich gegebenenfalls durch Auswahl von k und damit durch einen bestimmten Einfallswinkel ein erforderlicher Winkel zwischen den aufgespaltenen Strahlanteilen mit großer Näherung ermitteln.A different angle of incidence results for every other value of k. Therefore, if necessary, by selecting k and thus by means of a specific angle of incidence, a required angle between the split beam portions can be determined with great approximation.

6060

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (1)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Nichtpolarisierender Strahlteiler aus dielektrischen Vielfachschichten für unpolarisierte, unter dem Einfallswinkel Θ0>0 aus einem Medium mit dem Brechungsindex no mit einer Wellenlänge λο einfallenden elektromagnetische Strahlung im ultravioletten, sichtbaren oder infraroten Spektralbereich, bestehend aus einem Substrat mit dem Brechungsindex ns und mindestens zwei aufge- ι ο dampften Schichten aus abwechselnd hochbrechendem Material mit dem Brechungsindex πη und niedrigbrechendem Material mit dem Brechungsindex /Jz., wobei alle hoch- und niedrigbrechenden Schichten die gleiche effektive optische Schichtdicke nidi cos Θ ,· mit sin Θ/= /J0 sin Θο/π/, /= L, H aufweisen, die gleich einem ungeraden Vielfachen vonAo/4ist, dadurch gekennzeichnet, daß für eine Brechungsindexstruktur π/πιμη^πιΠο die Beziehung1.Non-polarizing beam splitter made of dielectric multiple layers for unpolarized, at the angle of incidence Θ 0 > 0 from a medium with the refractive index no with a wavelength λο incident electromagnetic radiation in the ultraviolet, visible or infrared spectral range, consisting of a substrate with the refractive index n s and at least two deposited layers of alternating high-index material with the refractive index πη and low-index material with the refractive index / Jz., with all high- and low-index layers having the same effective optical layer thickness nidi cos Θ, with sin Θ / = / J 0 sin Θο / π /, / = L, H , which is equal to an odd multiple of Ao / 4, characterized in that for a refractive index structure π / πιμη ^ πιΠο the relationship
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