本發(fā)明涉及光學(xué)元件領(lǐng)域，具體為一種寬入射角相位延遲器。

背景技術(shù)：

激光以其單色性好、相干長度長、能量密度高、方向性好等優(yōu)點(diǎn)，激光在加工、醫(yī)療等國民經(jīng)濟(jì)和前沿科學(xué)研究領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用需求；在空間通信、激光雷達(dá)等需求方面更有著重大應(yīng)用潛力。激光系統(tǒng)包含著大量光學(xué)元件，實現(xiàn)激光的產(chǎn)生、放大以及激光光束的折轉(zhuǎn)、偏振等功能。其中相位延遲片是一種在激光系統(tǒng)中大量使用的光學(xué)元件，是一種重要的偏振光調(diào)制器件，以此實現(xiàn)入射激光光束兩種偏振光相位差的調(diào)節(jié)。同時，與其它光學(xué)偏振器件組合成一個系統(tǒng)光路，可以實現(xiàn)各類偏振態(tài)之間的相互轉(zhuǎn)化或偏振面的旋轉(zhuǎn)。

現(xiàn)有普通的波片采用單軸晶體制作，如石英等，單一晶體制作的相位延遲器在大視場條件下使用時，光在通過延遲器件時，不同的入射角度條件下產(chǎn)生的延遲量會與正常入射時產(chǎn)生偏差,通常條件下，入射角越大，延遲量偏差越大；在入射角一定時，延遲量的偏差與正常入射式的延遲量成正比。普通的波片在有入射角要求時，通常采用降低波片級次的方法，即波片的絕對延遲量越低，其在大入射角條件下的延遲量變化量越小。但是，降低波片級次不能根本上修正入射角引起的延遲偏差，在入射角較大時，即使零級波片產(chǎn)生的延遲偏差也不可忽略，為此，研制一種適用于寬入射角的相位延遲器。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種寬入射角相位延遲器，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種寬入射角相位延遲器，延遲器由兩種晶體材料制作的相位延遲片構(gòu)成，所述兩種晶體材料分別為正單軸晶體和負(fù)單軸晶體，兩種單軸晶體的光軸方向正交且快軸方向一致，光正入射時，正單軸晶體產(chǎn)生延遲量R1，負(fù)單軸晶體產(chǎn)生延遲量R2，光以一定角度入射時，正單軸晶體產(chǎn)生延遲量R1+d1，負(fù)單軸晶體產(chǎn)生的延遲量R2+d2，延遲量d1和延遲量d2數(shù)值相等、方向相反。

進(jìn)一步地，當(dāng)光正入射時，兩片晶體分別產(chǎn)生R1和R2的延遲量，R1+R2為延遲器設(shè)計延遲量，光以一定的角度入射到相位延遲片上，通過正單軸晶體時產(chǎn)生R1+d1的延遲，通過負(fù)單軸晶體時產(chǎn)生R2+d2的延遲，當(dāng)d1＝-d2時實現(xiàn)在該入射角條件下相位延遲量與正入射時相等，最終實現(xiàn)該延遲片在寬入射角條件下時相位延遲量保持不變。

進(jìn)一步地，其中-d1/d2的值由正單軸晶體和負(fù)單軸晶體的雙折射特性與厚度比值共同決定，對于給定的晶體，通過設(shè)計正單軸晶體和負(fù)單軸晶體的厚度比值確定兩種晶體的延遲量變化率d1/d2值。

進(jìn)一步地，通過選擇晶體類型以及控制晶體的厚度，調(diào)整設(shè)計延遲量R1+R2。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明的一種寬入射角相位延遲器，利用不同特性的晶體產(chǎn)生不同的補(bǔ)償量的特性，可以適用較高級次波片，角度帶寬顯著優(yōu)于普通的單材料波片；此外，本發(fā)明提供的相位延遲器結(jié)構(gòu)簡單，適用接收角大，可以適用于需要將圓偏振光精密聚焦的場合。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明結(jié)構(gòu)晶體快軸方位示意圖

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請參閱圖1，本發(fā)明提供一種技術(shù)方案：一種寬入射角相位延遲器，延遲器由兩種晶體材料制作的相位延遲片構(gòu)成，所述相位延遲片為正單軸晶體和負(fù)單軸晶體構(gòu)成，兩種單軸晶體的光軸方向正交且快軸方向一致，光正入射時，正單軸晶體產(chǎn)生延遲量R1，負(fù)單軸晶體產(chǎn)生延遲量R2，光以一定角度入射時，正單軸晶體產(chǎn)生延遲量R1+d1，負(fù)單軸晶體產(chǎn)生的延遲量R2+d2，延遲量d1和延遲量d2數(shù)值相等、方向相反。

當(dāng)光正入射時，兩片晶體分別產(chǎn)生R1和R2的延遲量，R1+R2為延遲器設(shè)計延遲量，光以一定的角度入射到相位延遲片上，通過正單軸晶體時產(chǎn)生R1+d1的延遲，通過負(fù)單軸晶體時產(chǎn)生R2+d2的延遲，當(dāng)d1＝-d2時實現(xiàn)在該入射角條件下相位延遲量與正入射零度入射角時相等，該延遲片在寬入射角條件下時相位延遲量保持不變。

其中-d1/d2的值由正單軸晶體和負(fù)單軸晶體的特性決定，同時通過設(shè)計正單軸晶體和負(fù)單軸晶體的厚度比值確定兩種晶體的延遲量比值。

通過選擇晶體類型以及控制晶體的厚度，調(diào)整設(shè)計延遲量R1+R2。

本發(fā)明采用兩種晶體材料制作相位延遲片，構(gòu)成該延遲片的材料分別為一種正單軸晶體和一種負(fù)單軸晶體，兩種晶體的光軸方向正交，即快軸方向一致。當(dāng)光正入射時，兩片晶體分別產(chǎn)生R1和R2的延遲量R1+R2＝延遲器設(shè)計延遲量。光以一定的角度入射到延遲器件上，當(dāng)光經(jīng)過第一片晶體時產(chǎn)生R1+d1的延遲，當(dāng)光通過第二片晶體時產(chǎn)生R2+d2的延遲，因為兩種晶體分別為正單軸晶體和負(fù)單軸晶體，其中d1和d2起代數(shù)符號相反。當(dāng)d1＝-d2時即可以實現(xiàn)在該入射角條件下相位延遲量與零度時相等，可以看作該延遲片在寬入射角條件下時相位延遲量基本不變。其中-d1/d2的值由兩種雙折射晶體的特性決定，通過設(shè)計兩種晶體的厚度比值確定兩種晶體的延遲量比值。同時控制每個晶體的厚度和延遲量，使得R1+R2為設(shè)計所需延遲量。

綜上所述，本發(fā)明的一種寬入射角相位延遲器，利用不同特性的晶體產(chǎn)生不同的補(bǔ)償量的特性，可以適用較高級次波片，角度帶寬顯著優(yōu)于普通的單材料波片；此外，本發(fā)明提供的相位延遲器結(jié)構(gòu)簡單，適用接收角大，可以適用于需要將圓偏振光精密聚焦的場合。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以采用零級波片結(jié)構(gòu)，通過兩種晶體分別制作成低于零級波片的厚度，同時實現(xiàn)較大的帶寬和寬入射角。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。