專利名稱：旋轉(zhuǎn)可調(diào)式圓偏振光起偏器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光偏振態(tài)變換器件，尤其涉及一種隨光源波長發(fā)生變化而改變的圓偏振光起偏器。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，在偏光技術(shù)中，圓偏振光起偏器(簡稱圓偏器)是我們經(jīng)常要用到的一類偏振態(tài)變換器件。此類器件可選用的形式不多，通常是按適應(yīng)于單色光的圓偏器設(shè)計(jì)，它是偏振片和一個(gè)1/4波片的組合裝置，其主體部分波片是由云母或石英材料制作而成，故相應(yīng)地稱為云母圓偏器或石英圓偏器。云母圓偏器采用云母剝離方法獲得滿足設(shè)計(jì)要求的1/4 λ延遲厚度的波片，晶體的自然解理晶面就是它的通光面，不需要進(jìn)行復(fù)雜的表面拋光處理，它適合帶寬為±10nm的光波使用；石英圓偏器的抗光損傷閾值比云母圓偏器高,特別適合于大功率光場中使用，但傳統(tǒng)工藝無法滿足波片技術(shù)要求，需要采用特殊冷加工方 法來完成，并且由于波片在切削及研磨過程中還需要一定的裝夾上盤尺寸，波片形式是按“多級”式設(shè)計(jì)，有較大的厚度，導(dǎo)致石英圓偏器的使用波長帶寬僅為土 lnm，且溫度穩(wěn)定性和方位效應(yīng)遠(yuǎn)比云母圓偏器差。無論是云母圓偏器還是石英圓偏器，就目前技術(shù)來講能夠做到單波長情況下使用或者在較小的帶寬情況下使用是沒有問題的，但在不同波長情況下使用就需要更換不同的圓偏器，為克服這一不足，圓偏器中的波片應(yīng)該設(shè)計(jì)成一個(gè)隨波長可調(diào)的位相器，如斯涅耳或索累形式的可調(diào)位相器，但此種位相補(bǔ)償器制作精度和調(diào)整精度要求較高，使用不方便，難以滿足當(dāng)前技術(shù)要求。

發(fā)明內(nèi)容
為了獲得一個(gè)高質(zhì)量圓偏振光，本發(fā)明提供了一種利用偏振態(tài)疊加原理進(jìn)行圓偏器設(shè)計(jì)的方法，它通過器件間方位角的一維旋轉(zhuǎn)調(diào)整，達(dá)到滿足不同波長情況下的圓偏振光起偏需求。本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明采用一個(gè)寬頻透射的線起偏器和兩個(gè)波片組成一個(gè)圓偏器，其特征是波片采用“零級”云母波片，兩個(gè)波片延遲量相同，且延遲量取值范圍在45° 135°間；線起偏器是空氣隙式方解石起偏器，能夠保證足夠的光譜透射范圍；入射光經(jīng)線起偏器、第一波片、第二波片后出射，按照波長和器件方位角匹配條件，旋轉(zhuǎn)調(diào)整線起偏器和波片的方位來選擇適宜的波長；線起偏器和波片的方位調(diào)整是繞入射光線完成的，器件間前后相對位置和方位不變，調(diào)整過程中不影響入射光方向。本發(fā)明對波片延遲量的具體取值數(shù)沒有規(guī)定，但在規(guī)定的取值范圍內(nèi)取值的差別會改變使用波長段的位置；通常使用波長段的寬度為700nm，實(shí)際寬度會隨波片延遲量的不同有所改變；本發(fā)明適宜于光波長400nm 2500nm范圍內(nèi)的器件設(shè)計(jì)。


圖I是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)位置示意圖。
圖2是本發(fā)明的裝配示意圖(縱剖面示意圖)標(biāo)號說明P線偏光起偏器、I第一波片、2第二波片、3線起偏器度盤架、4基體、5波片度盤架、X線起偏器偏振方向、Z光線方向、Y直角坐標(biāo)系y軸方向、Θ I第一波片快軸方位角、92第二波片快軸方位角。
具體實(shí)施例方式
由圖I、圖2所示，本發(fā)明圓偏振光起偏器由線起偏器(P)、第一波片(I)和第二波片(2)組合而成，三器件在光線方向(Z)上間隔開來，且做到同軸旋轉(zhuǎn)。選擇一大尺寸的云母波片，其延遲量符合所設(shè)計(jì)的波段要求，將其快軸方向選定后，橫向切開成為兩個(gè)延遲量完全相同的第一波片(I)和第二波片(2)，然后將第一波片(I)固定裝配在圓偏器基體(4)中，并在基體(4)上標(biāo)注出第一波片(I)快軸方向所在的位置，此方向位置的標(biāo)注線一定刻畫在圓偏器基體(4)的直徑上，以此參考定位起偏器和波片間的方位角；線起偏器度盤架
(3)、基體(4)和波片度盤架(5)同軸，線起偏器度盤架(3)和波片度盤架(5)均與基體(4)動態(tài)連接，且相對旋轉(zhuǎn)；分別將線起偏器(P)的偏振方向和第二波片(2)的快軸方向?qū)φ谝徊ㄆ燧S方向，并使線起偏器(P)和第二波片(2)分別固定在各自的度盤架上，標(biāo)定好各自的度盤數(shù)值。按照波長與器件方位角匹配條件，旋轉(zhuǎn)線偏振器度盤架(3)角度和波片度盤架(5)角度到相應(yīng)位置，就可在輸出光路中獲得一個(gè)對應(yīng)波長的圓偏振光。實(shí)施例延遲量為100°的云母波片(632. 8nm下測量結(jié)果)，旋轉(zhuǎn)線偏振器度盤架
(3)使起偏器偏振方向與第一波片(I)的快軸方向成5. 1°，與第二波片(2)的快軸方向成49. 2°，此時(shí)可獲得791nm的圓偏振光輸出；如果旋轉(zhuǎn)線偏振器度盤架(3)使起偏器偏振方向與第一波片(I)的快軸方向成10. 7°，與第二波片(2)的快軸方向成51. 9°，此時(shí)904nm的輸出光就是圓偏振光；改變兩波片快軸與線偏振器偏振方向間的方位角，可致470nm 1400nm范圍內(nèi)任意一波長的光成為圓偏振光。本產(chǎn)品主要用途應(yīng)用在光學(xué)系統(tǒng)中獲取圓偏振光，特別適合分離多波長光源系統(tǒng)使用，可節(jié)省圓偏器的重復(fù)配置費(fèi)用；本產(chǎn)品也可以作為橢圓偏振光起偏器使用，其優(yōu)點(diǎn)是捕偏率可調(diào)。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)可調(diào)式圓偏振光起偏器，它包括器件間的組合方式和器件，其特征在于所述的組合方式是線偏振器(P)、波片(I)、波片(2)依次排列；所述器件波片(I)和波片(2)為延遲量完全相同的云母晶體片，晶體片延遲量是在45° 135°間的“零級”波片；所述器件線偏振器(P)是方解石晶體偏光棱鏡，為空氣隙型設(shè)計(jì)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)可調(diào)式圓偏振光起偏器，它解決了光源波長發(fā)生變化后的圓偏振光起偏問題，它包括線偏振器與波片的組合方式及器件特性選擇，所述波片是相位延遲量在45°～135°間的“零級”云母波片，所述線偏振器是方解石空氣隙型偏光棱鏡，透射光譜范圍400nm～2800nm。將偏光棱鏡與兩個(gè)延遲量完全一致的波片依次按照棱鏡/波片/波片次序排列，根據(jù)波長和器件方位角匹配條件，同軸旋轉(zhuǎn)線偏振器和波片方位，不同方位角對應(yīng)不一樣波長的圓偏振光輸出。本發(fā)明對波片延遲量的具體取值沒有要求，但在規(guī)定的取值范圍內(nèi)取值的差別會改變使用波長段的位置；通常使用波長段的寬度為700nm；本發(fā)明適應(yīng)于400nm～2500nm波長范圍內(nèi)的設(shè)計(jì)。
文檔編號G02B27/28GK102879913SQ20111019214
公開日2013年1月16日 申請日期2011年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月11日
發(fā)明者宋連科 申請人:宋連科