全介質(zhì)f-p窄帶消偏振濾光片的制作方法
【專利摘要】一種全介質(zhì)F-P窄帶消偏振濾光片，其特征在于是由透明基底、高反射膜、雙軸各向異性間隔層和高反射膜一體構(gòu)成，高反射膜的最外層為高折射率層。基本結(jié)構(gòu)是：高反射膜︱各向異性間隔層︱高反射膜。本發(fā)明中雙軸各向異性間隔層的引入為光波斜入射條件下全介質(zhì)F-P窄帶消偏振濾光片提供了新的設(shè)計方法。
【專利說明】全介質(zhì)F-P窄帶消偏振濾光片
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及濾光片，特別是一種全介質(zhì)F-P窄帶濾光片，是一種用于斜入射條件下消偏振分離的全介質(zhì)F-P窄帶消偏振濾光片。
【背景技術(shù)】
[0002]在光學(xué)系統(tǒng)及光纖通訊中，消偏振光學(xué)元件具有極為廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的消偏振器件是在玻璃或石英等基底表面利用物理沉積方法制備各向同性的介質(zhì)薄膜來實現(xiàn)。但是，由于在光束傾斜入射條件下通過各向同性薄膜時兩種偏振態(tài)極易分離，因此，即使借助于計算機優(yōu)化方法，利用各向同性介質(zhì)薄膜實現(xiàn)消偏振薄膜設(shè)計相當?shù)睦щy。另外，利用各向同性介質(zhì)材料設(shè)計的消偏振薄膜一般都包含大量的膜層，薄膜的制備也非常困難，如紅外消偏振分光器件(CN103713395A)，1540nm消偏振截止濾光片(CN1632625A)，400nm-600nm寬帶消偏振截止濾光片(CN1959447A)。因此，如何制備消偏振光學(xué)元件是光學(xué)設(shè)計工作者比較關(guān)心的問題。為了解決上述問題，不得不使用受抑全反射及多片元件組合方式實現(xiàn)消偏振反射或截止濾光效果，如利用角錐表面金屬介質(zhì)膜層受抑全反射消偏振反射元件(ZL92214420.6)，另外，發(fā)展了起偏反射鏡及補償反射鏡的消偏振反射鏡組(CN101334520A)，組合多個金屬平面反射鏡的消偏振反射鏡組(CN101446688A)，組合了多塊帶通濾光片和分光棱鏡的消偏振分光鏡(CN102749720A)。鑒于斜入射情況下各向同性材料本征存在偏振分離，實現(xiàn)消偏振的反射及截止濾光效果較為困難，更不用說消偏振的窄帶通濾光片。
[0003]發(fā)明一種斜入射消偏振分離的全介質(zhì)多層膜F-P窄帶濾光片具有強烈的應(yīng)用需求，而且提供一種新的全介質(zhì)F-P窄帶消偏振分離濾光片的設(shè)計方法也是很有必要的。據(jù)我們所知，到目前為止還沒有人針對用各向異性間隔層來設(shè)計斜入射情況下全介質(zhì)F-P窄帶消偏振分離濾光片。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種全介質(zhì)F-P窄帶消偏振濾光片設(shè)計方法，該濾光片在光波斜入射條件下s和P兩種偏振態(tài)光波中心波長無明顯偏振分離，且兩種偏振態(tài)光波均具有很高的峰值透過率，在濾光片的截止區(qū)域，有較高截止深度。濾光片的截止深度、中心波長以可以獨立調(diào)節(jié)。
[0005]為了實現(xiàn)這一目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下:
[0006]一種全介質(zhì)F-P窄帶消偏振濾光片，其特點在于是由透明基底、高反射膜、雙軸各向異性間隔層和高反射膜一體構(gòu)成，所述的高反射膜的結(jié)構(gòu)為(HL)xH,其中H為高折射率層，L為低折射率膜層，X為高折射率層和低折射率膜層重復(fù)的次數(shù)，所述的高反射膜的最外層為高折射率層，每一膜層的等效光學(xué)厚度為四分之一使用波長λ，所述的各向異性薄膜層的S分量和P分量的等效光學(xué)厚度為四分之一使用波長λ，向異性薄膜層的柱狀角度β由下列聯(lián)立公式求出:[0007]
【權(quán)利要求】
1.一種全介質(zhì)F-P窄帶消偏振濾光片，其特征在于是由透明基底、高反射膜(4)、雙軸各向異性間隔層⑶和高反射膜⑷一體構(gòu)成，所述的高反射膜⑷的結(jié)構(gòu)為(HL)xH,其中H為高折射率層(I)，L為低折射率膜層(2)，X為高折射率層(I)和低折射率膜層(2)重復(fù)的次數(shù)，所述的高反射膜(4)的最外層為高折射率層(I)，每一膜層的等效光學(xué)厚度為四分之一使用波長λ，所述的各向異性薄膜層(3)的S分量和P分量的等效光學(xué)厚度為四分之一使用波長λ，各向異性薄膜層的柱狀角度β由下列聯(lián)立公式求出: 2nsd cos Θ s = η ( α x) d cos θ ( α 2) d cos θ 2<1> β = Ji /2—Φ<2>
[Oi1 β?ηφ)2+ (η2 cos Φ)2]1?ζ2+1?χ sin (2 Φ) (η/-:^2) kz
+ [ (η2 β?ηφ)2+ (Ii1 cos Φ)2]^2-H12Ii22 = O<3> 其中，d為各向異性間隔層的物理厚度，H1.n2、n3-各向異性間隔層三個主軸折射率。K為s分量光波在各向異性間隔層內(nèi)部的折射角度，ns = n3，
kx = 2 Ji n0sin Θ。/ 入，A0 = Oi1Sin Φ)2+ (n2cos Φ)2，B0 = kxsin (2 Φ) (^2-Xil2)， C0 = [(η28?ηφ)2+(nlCos Φ)2]^2-η22ηΛ Δ = B02-4A0C0? θ。為光波入射角度，二 arctan (_H)和卜=;r/2-沴 [<92 = arctan (Zvv./ k__) \α?_=π ll + φ — O1
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全介質(zhì)F-P窄帶消偏振濾光片，其特征在于所述的高反射膜中高折射率層和低折射率膜層重復(fù)的次數(shù)X在2~20之間，X值越大，則截止深度越高。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全介質(zhì)F-P窄帶消偏振濾光片，其特征在于所述的基底為玻3? ο
【文檔編號】G02B5/26GK103984054SQ201410206535
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月16日
【發(fā)明者】齊紅基, 王斌, 王虎, 易葵 申請人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所