本發(fā)明屬于光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)設(shè)計和材料選用領(lǐng)域，特別涉及到對稱分束偏光棱鏡。

背景技術(shù)：

隨著偏振光學(xué)的發(fā)展，尤其是偏振檢測技術(shù)的迅速發(fā)展，偏振棱鏡一直是人們關(guān)注的對象，它是光路起偏、檢偏的核心器件。目前一般采用冰洲石晶體制作棱鏡，但是天然的光學(xué)級冰洲石晶體資源日漸枯竭，尋找代替晶體或者改進設(shè)計降低單只棱鏡中冰洲石晶體材料的消耗就成為研究熱點，此外，在一些具有轉(zhuǎn)向、分束等特定需求的光路中，存在分立器件多，光強損失大，光路調(diào)節(jié)復(fù)雜的問題，若能在一定程度上集成分立的光學(xué)器件的功能，可極大的提高光路調(diào)節(jié)的便易度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于通過新的棱鏡設(shè)計，采用冰洲石晶體和玻璃組合的方法，降低冰洲石晶體材料的消耗，設(shè)計冰洲石與玻璃組合的具有90°轉(zhuǎn)向、對稱分束輸出的復(fù)合功能偏光棱鏡。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為兩塊三棱鏡通過樹脂膠、光膠或者空氣隙膠合在一起，形成棱臺結(jié)構(gòu)，如圖1所示；所述的兩棱鏡的材質(zhì)分別為h-bak7玻璃和冰洲石晶體；所述的h-bak7玻璃為光學(xué)玻璃，h-bak7為光學(xué)領(lǐng)域?qū)υ摬ＡУ墓J(rèn)編號，h-bak7玻璃作為一種光學(xué)玻璃，具備尺寸大、價格低的特點，其光學(xué)透過范圍為330nm~2400nm，基本覆蓋冰洲石晶體棱鏡的透過范圍，本發(fā)明采用h-bak7玻璃的關(guān)鍵技術(shù)是h-bak7玻璃的折射率色散曲線近乎完美的位于冰洲石兩主折射率色散曲線的中間，如圖2所示；在與冰洲石晶體棱鏡組合時，通過結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以使非常光和尋常光通過棱鏡時發(fā)生偏折，兩光線偏折的角度近似相等；所述的冰洲石晶體為天然光學(xué)級冰洲石晶體；如圖3所示，h-bak7玻璃三棱鏡45°頂角所對的面與第二塊直角三棱鏡的直角所對的面通過樹脂膠、光膠或空氣隙膠合在一起，形成棱臺結(jié)構(gòu)，h-bak7玻璃三棱鏡的左側(cè)入射端面垂直于冰洲石直角三棱鏡的下方出射端面；所述的冰洲石直角三棱鏡的通光面為一直角面和斜面；所述的冰洲石直角三棱鏡的光軸方向平行于其三條棱，亦平行于其通光斜面和兩直角面；所述的兩棱鏡通光面間的結(jié)構(gòu)角分別為s2和s3，這兩個結(jié)構(gòu)角的關(guān)系為：

所述的組合棱鏡另一結(jié)構(gòu)角s1恒為45°，其目的是使光束發(fā)生90°轉(zhuǎn)向。

入射光束從組合棱鏡左側(cè)端面垂直入射，在玻璃棱鏡右側(cè)端面上全反射，在膠合面上斜入射，折射進入空氣隙或樹脂膠，之后折射進入冰洲石直角棱鏡，發(fā)生雙折射，最后在直角棱鏡下方直角面上分別折射進入空氣，形成對稱分束的兩束偏振光。

根據(jù)折射定律，組合棱鏡的分束角δ和對稱分束偏差δ可由下式求出（no為冰洲石中尋常光折射率，ne為冰洲石中非常光主折射率，ng為h-bak7玻璃折射率）：

（1）

（2）

（3）

（4）。

圖4為本發(fā)明的90°轉(zhuǎn)向?qū)ΨQ分束偏光棱鏡在結(jié)構(gòu)角s2為22.5°，s3為67.5°時，分束角偏差隨波長變化的曲線，可以看到，在0.3~2.4微米的寬波段內(nèi)，對稱分束偏差均小于0.19°。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的偏光棱鏡集成了光束的90°轉(zhuǎn)向和對稱分束功能，與傳統(tǒng)的冰洲石對稱分束偏光棱鏡相比，降低了偏光棱鏡中冰洲石晶體的使用量，降低了偏光棱鏡制作成本，同時因為集成度的提高，可減少光強損失，提高光路調(diào)節(jié)的便易度。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明90°轉(zhuǎn)向?qū)ΨQ分束偏光棱鏡的結(jié)構(gòu)圖，其中雙向箭頭表示冰洲石晶體光軸的方向；

圖2為本發(fā)明采用的h-bak7玻璃的折射率色散曲線與冰洲石非常光、尋常光主折射率色散曲線圖，其中ng為h-bak7玻璃的折射率，no為冰洲石尋常光的主折射率，ne為冰洲石非常光的主折射率；

圖3為本發(fā)明90°轉(zhuǎn)向?qū)ΨQ分束偏光棱鏡的結(jié)構(gòu)及光路圖，其中圓點表示方向垂直于紙面；

圖4為本發(fā)明90°轉(zhuǎn)向?qū)ΨQ分束偏光棱鏡在s2為22.5°，s3為67.5°時的對稱分束偏差隨波長的變化曲線。

具體實施方式：

實施例一：如圖3所示，兩棱鏡的材質(zhì)分別為h-bak7玻璃和冰洲石晶體，冰洲石直角棱鏡的光軸方向平行于通光斜面和兩直角面，兩棱鏡之間通過空氣隙形式膠合，組合棱鏡中結(jié)構(gòu)角分別為：s1=45.00°，s2=35.00°，s3=55.00°，取入射光波長為632.8nm，此時，h-bak7玻璃的折射率為1.5667，冰洲石晶體的非常光主折射率為1.48494，尋常光主折射率為1.65576，入射光從組合棱鏡左側(cè)端面垂直入射，在玻璃棱鏡右側(cè)端面上全反射，在玻璃與空氣隙界面上發(fā)生折射，折射光束穿過空氣隙后進入冰洲石直角棱鏡，發(fā)生雙折射，之后在直角棱鏡下方直角面上分別再次折射進入空氣，形成對稱分束的兩束偏振光，由式（1）~（4）可以求出本發(fā)明設(shè)計的轉(zhuǎn)向?qū)ΨQ分束偏光棱鏡的分束角為6.86°，對稱分束偏差為0.20°。

實施例二：如圖3所示，兩棱鏡的材質(zhì)分別為h-bak7玻璃和冰洲石晶體，冰洲石直角棱鏡的光軸方向平行于通光斜面和兩直角面，兩棱鏡之間通過光膠形式膠合，組合棱鏡中結(jié)構(gòu)角分別為：s1=45.00°，s2=22.50°，s3=67.50°，取入射光波長為325nm，此時，h-bak7玻璃的折射率為1.60571，冰洲石晶體的非常光主折射率為1.5084，尋常光主折射率為1.70687，入射光從組合棱鏡左側(cè)端面垂直入射，在玻璃棱鏡右側(cè)端面上全反射，在玻璃與冰洲石界面上，折射光束進入冰洲石直角棱鏡，發(fā)生雙折射，之后在直角棱鏡下方直角面上分別再次折射進入空氣，形成對稱分束的兩束偏振光，由式（1）~（4）可以求出本發(fā)明設(shè)計的轉(zhuǎn)向?qū)ΨQ分束偏光棱鏡的分束角為4.71°，對稱分束偏差為0.07°。

實施例三：如圖3所示，兩棱鏡的材質(zhì)分別為h-bak7玻璃和冰洲石晶體，冰洲石直角棱鏡的光軸方向平行于通光斜面和兩直角面，兩棱鏡之間通過樹脂膠的形式膠合，組合棱鏡中結(jié)構(gòu)角分別為：s1=45.00°，s2=30.00°，s3=60.00°，取入射光波長為1550nm，此時，h-bak7玻璃的折射率為1.5513，冰洲石晶體的非常光主折射率為1.47768，尋常光主折射率為1.63357，入射光從組合棱鏡左側(cè)端面垂直入射，在玻璃棱鏡右側(cè)端面上全反射，在玻璃與樹脂膠界面上發(fā)生折射，折射光束進入樹脂膠，穿過樹脂膠后折射進入冰洲石直角棱鏡，發(fā)生雙折射，之后在直角棱鏡下方直角面上分別再次折射進入空氣，形成對稱分束的兩束偏振光，由式（1）~（4）可以求出本發(fā)明設(shè)計的轉(zhuǎn)向?qū)ΨQ分束偏光棱鏡的分束角為5.16°，對稱分束偏差為0.24°。