高效率偏振转换装置制造方法及图纸

提供了一种偏振转换装置，它包括光轴相互垂直的第一单轴晶体和第二单轴晶体，第一单轴晶体包括一入射面、第一反射面、第二反射面和出射面，第二单轴晶体包括折射面、第一反射面和第二反射面，第一单轴晶体的入射面和出射面与其第一反射面之间成一角度θ，该角度θ使入射光线的一部分光反射，与该一部分光偏振方向垂直的另一部分光折射，第一单轴晶体的第二反射面与第一单轴晶体的第一反射面平行；第二单轴晶体的第一反射面和第二反射面与其折射面之间成一角度β，该角度β使第一反射面将光以与第二单轴晶体的折射面平行的方向反射。该装置，能将非偏振光高效转换为线偏振光，显著降低偏振转换过程中的光强损耗，可广泛地用于各种光学设备中。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及激光及光学器件，尤其涉及一种对非偏振光的高效率偏振转换装置。
技术介绍
在激光及光学
中，通常需要输出线偏振光，这就需要将非偏振光转换为线偏振光，已有的偏振片是将非偏振光等效的投影在两个互相垂直的方向，得到两个光强相等振动方向垂直的线偏振光，接着通过偏振片让其中一部分的线偏振光通过，同时消除另一部分的线偏振光。这会浪费了另一偏振分量的能量，致使其偏振转换效率低下(光强损耗超过50％)，且被浪费的另一偏振分量的光甚至有可能成为背景杂光，影响器件的性能。
技术实现思路
本技术提供一种高效偏振转换装置，它克服了现有技术对光强损耗较高的缺陷，且结构相对简单，使得本技术的偏振转换装置能够更加紧凑，符合光学器件小型化的发展趋势。 根据本技术的一个方面，提供了一种偏振转换装置，它包括光轴相互垂直的第一单轴晶体和第二单轴晶体，第一单轴晶体包括一入射面、第一反射面、第二反射面和出射面，第二单轴晶体包括折射面、第一反射面和第二反射面，第一单轴晶体的入射面和出射面与其第一反射面之间成一角度θ，该角度θ使入射光线的一部分光反射，与该一部分光偏振方向垂直的另一部分光折射，第一单轴晶体的第二反射面与第一单轴晶体的第一反射面平行；第二单轴晶体的第一反射面和第二反射面与其折射面之间成一角度β，该角度β使第一反射面将光以与第二单轴晶体的折射面平行的方向反射。 如本领域已知的，单轴晶体可分为正晶体(光在正晶体中传播时，e光的速度在除光轴外的任何方向上都比o光小)和负晶体(光在负晶体中传播时，e光的速度在除光轴外的任何方向上都比o光大)。 相应地，在第一单轴晶体和第二单轴晶体都是负晶体的情况中，这两个负晶体需满足以下几何条件 其中no-、ne-分别是负晶体中对于输入光波长的o光、e光的折射率且 (iii)第一单轴晶体的第一反射面和第二反射面之间的距离H为其中N＝1，2，……； 为第一单轴晶体的第一反射面上的两个全反射点之间的距离。 此外，在第一单轴晶体和第二单轴晶体都是正晶体的情况中，这两个正晶体需满足以下几何条件 其中no+、ne+分别是正晶体中对于输入光波长的o光、e光的折射率且 (iii)第一单轴晶体的第一反射面和第二反射面之间的距离H为其中N＝1，2，……； 为第一单轴晶体的第一反射面上的两个全反射点之间的距离。 此外，在第一单轴晶体是负晶体而第二单轴晶体是正晶体的情况中，这两个单轴晶体还需满足以下几何条件 且 其中no-、ne-分别是负晶体对应输入光波长的o光、e光的折射率且no+、ne+分别是正晶体对应输入光波长的o光、e光的折射率且 (iii)第一单轴晶体的第一反射面和第二反射面之间的距离H为其中N＝1，2，……； 为第一单轴晶体的第一反射面上的两个全反射点之间的距离； 或者且 其中no-、ne-分别是负晶体对应输入光波长的o光、e光的折射率且no+、ne+分别是正晶体对应输入光波长的o光、e光的折射率且 (iii)第一单轴晶体的第一反射面和第二反射面之间的距离H为其中N＝1，2，……； 为第一单轴晶体的第一反射面上的两个全反射点之间的距离。 此外，在第一单轴晶体是正晶体而第二单轴晶体是负晶体的情况中，这两个单轴晶体还需满足以下几何条件 且 其中no-、ne-分别是负晶体对应输入光波长的o光、e光的折射率且no+、ne+分别是正晶体对应输入光波长的o光、e光的折射率且 (iii)第一单轴晶体的第一反射面和第二反射面之间的距离H为其中N＝1，2，……； 为第一单轴晶体的第一反射面上的两个全反射点之间的距离； 或者且 其中no-、ne-分别是负晶体对应输入光波长的o光、e光的折射率且no+、ne+分别是正晶体对应输入光波长的o光、e光的折射率且 (iii)第一单轴晶体的第一反射面和第二反射面之间的距离H为其中N＝1，2，……； 为第一单轴晶体的第一反射面上的两个全反射点之间的距离。 本技术的高效率偏振转换装置还包括用于调整两束线偏振光之间的相位差的补偿器。 本技术的高效率偏振转换装置还可在本装置中的各光学器件的通过光的表面处镀敷增透膜。 与现有技术一般采用的诸如偏振片和布儒斯特窗等偏振器件相比，本技术充分利用单轴晶体的特性，通过对晶体的几何形状进行计算和调整，能在极低光强损耗的情况下高效地将输入的非偏振光转换成线偏振光。 假设波长为λ的激光在组成高效偏振转换器的单轴晶体的表面的光强反射率和现有起偏装置的表面的光强反射率均为5％，那么直接通过全光强偏振转换器后得到的线偏振光的光强大于入射非偏振光的光强的80％，而通过现有的起偏装置得到的线偏振光的光强小于入射非偏振光的光强的47.5％；如果在全光强偏振转换器的各个入射界面与出射界面使用适当的增透膜可以得到光强大于入射非偏振光的光强95％的线偏振光，而现有的起偏装置的光强利用率不会超过50％。 通过上述分析可以了解，本技术能节省能源，降低损耗，可广泛地应用于激光器、显示器等光学设备中。 应当理解，本技术以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在为本技术提供进一步的解释。附图说明图1是根据本技术第一实施例的高效率偏振转换装置的示意图。 图2是根据本技术第二实施例的高效率偏振转换装置的示意图。 图3是根据本技术第三实施例的高效率偏振转换装置的示意图。 图4是根据本技术第四实施例的高效率偏振转换装置的示意图。具体实施方式 现在将详细参考附图描述本技术的实施例。 图1是根据本技术第一实施例的高效率偏振转换装置的示意图。如图1所示，一个偏振转换装置由两块材料相同的负晶体A和B、以及Soleil补偿器C组成。晶体A的光轴平行于纸面(图中，MA是晶体A的光轴方向)，晶体B的光轴垂直于纸面(图中，MB是晶体B的光轴方向)。如图所示，本实施例中使用Soleil补偿器，但如本领域所公知的，在其它实施例中，也可以使用其它类型的补偿器。此外，补偿器可以是任何不改变光路的可调节相位差的，例如Soleil补偿器，或者是不可以调节相位差的固定厚度的补偿器，例如固定厚度的波片。 晶体A与晶体B相互接触的部分完全密接。构成该偏振转换装置的两块晶体的几何形状要满足如下的条件 如图1所示，负晶体A为等腰梯形，其中 并且负晶体B的两个全反射面(即图中的ef和fg)与折射面(即图中的eg)的夹角相等。负晶体B的底边ge与A的底边cd相接触。 非偏振的激光垂直地射入负晶体A，在负晶体A和负晶体B的界面上被分为两部分，除了入射光部分和汇合后的出射光部分以外，在负晶体A中的光是o光，且负晶体B中的光是o光，设入射的非偏振光的波长为λ，负晶体的波长为λ的o光、e光的折射率分别为所以图1中的θ必须满足 若θ确定后，则可以得到θ1 如图1所示，在负晶体B内的光线 与折射面 平行(即 )，进入负晶体B部分的光射到负晶体B与空气的界面上，因为 (这里假定空气的折射率为1) 则ψ＞θc＞θc′(5) 所以在负晶体B内的光仅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种偏振转换装置，包括光轴相互垂直的第一单轴晶体和第二单轴晶体，所述第一单轴晶体包括一入射面、第一反射面、第二反射面和出射面，所述第二单轴晶体包括折射面、第一反射面和第二反射面，所述第一单轴晶体的入射面和出射面与其第一反射面之间成一角度θ，该角度θ使入射光线的一部分光反射，与该一部分光偏振方向垂直的另一部分光折射，所述第一单轴晶体的第二反射面与所述第一单轴晶体的第一反射面平行；所述第二单轴晶体的第一反射面和第二反射面与其折射面之间成一角度β，该角度β使第一反射面将光以与第二单轴晶体的折射面平行的方向反射。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：程思洋，
申请(专利权)人：程思洋，
类型：实用新型
国别省市：92[中国|厦门]