保偏型角錐棱鏡的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光學(xué)元件領(lǐng)域，具體設(shè)及一種具有保偏特性的角錐棱鏡。
【背景技術(shù)】
[0002] 角錐棱鏡是一種全反射棱鏡，對于任意一條進入角錐通光孔徑內(nèi)的光線經(jīng)角錐反 射后可沿入射方向高效地反射回去。角錐棱鏡因其特性被廣泛應(yīng)用于可見光、紫外線和紅 外波段的激光測距、紅外跟蹤等傳感儀器，及望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡、水準(zhǔn)儀、指紋儀、槍械瞄準(zhǔn)鏡、 干設(shè)儀等各類光學(xué)測量儀器。但現(xiàn)有的角錐棱鏡具有退偏振特性，當(dāng)光線經(jīng)過角錐棱鏡反 射后其偏振態(tài)會發(fā)生較大改變，該特性會對那些利用光偏振特性的儀器設(shè)備造成較大的性 能影響，由于角錐棱鏡的退偏特性，有些儀器設(shè)備上甚至無法使用角錐棱鏡。該特性在很大 程度上限制了角錐棱鏡的應(yīng)用。
[0003] 為了解決角錐棱鏡的退偏振問題，目前主要有兩種方法。一種方法是使線偏振光 的偏振方向W-定角度入射至角錐棱鏡，在特定的偏振角度下，出射光仍是線偏振光，文獻 "基于角錐棱鏡諧振腔的理論研究"（西北大學(xué)學(xué)位論文，2012年）描述的該方法。該方法 的優(yōu)點是原理簡單，使用普通的角錐棱鏡按一定角度放置即可實現(xiàn)輸出線偏振光；其缺點 是輸出光的偏振方向與輸入光不同，角度偏離對偏振態(tài)影響大，調(diào)試難度大。由于該方法僅 能保證輸出光為線偏振光，而不能使偏振方向與入射光相同，所W該方法不是嚴(yán)格意義上 的角錐棱鏡保偏方法。另一種方法是在角錐棱鏡全反面上鍛全反射保偏膜，專利"消偏振角 錐棱鏡"（專利號92214420. 6)描述了該方法。該方法的優(yōu)點是可W較好的保持輸入光的 線偏特性，且輸出光偏振方向與輸入光相同；缺點是需要鍛膜工藝保證，實現(xiàn)有一定的技術(shù) 難度，反射損耗較大，損傷闊值低，不能用于高功率激光設(shè)備。
[0004] 為了解決角錐棱鏡的退偏振問題，本發(fā)明采用了一種全新的方法改進常規(guī)的角錐 棱鏡，使角錐棱鏡可保持兩個正交方向線偏振光的偏振態(tài)。該方法將A/4波片W-定方向 安裝于角錐棱鏡的通光面，對入射光或出射光進行偏振調(diào)制，使線偏振光經(jīng)角錐棱鏡反射 后仍保持線偏振特性，且偏振方向與原偏振方向相同。運種保偏型角錐棱鏡裝調(diào)精度要求 低，工藝簡單，損傷闊值高，可應(yīng)用于絕大多數(shù)角錐棱鏡的應(yīng)用領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于針對現(xiàn)有技術(shù)中保偏角錐棱鏡的工藝復(fù)雜、損傷闊 值低、對角度敏感等缺陷，提供一種全新的保偏型角錐棱鏡。
[0006] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：
[0007] 提供一種保偏型角錐棱鏡，包括角錐棱鏡和=個A/4波片，A/4波片按一定角度 安裝或光膠于角錐棱鏡的通光面上，A/4波片對入射光或出射光的偏振態(tài)進行調(diào)制，使其 轉(zhuǎn)化為線偏振光。
[0008] 本發(fā)明所述的保偏型角錐棱鏡中，角錐棱鏡的=條棱邊在通光面的投影W及投影 的延長線將通光面分為六個區(qū)域，=個A/4波片按一定角度安裝或光膠于六個區(qū)域中的 =個區(qū)域。
[0009] 本發(fā)明所述的保偏型角錐棱鏡中，A/4波片可旋轉(zhuǎn)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)至需要的角度時，通過 光膠的方法或結(jié)構(gòu)鎖緊的方法將其固定在角錐棱鏡的通光面上。
[0010] 本發(fā)明所述的保偏型角錐棱鏡中，所述角錐棱鏡通光面分成A0E、E0C、COD、DOB、 BOF、FOA六個區(qū)域，AO、BO、CO為角錐的S條棱邊在通光面的投影，OD、OE、OF分別為AO、BO、 CO的延長線； 陽0川從A0E進入的光將從DOB中出射，從B0F進入的光將從E0C中出射，從COD進入的 光將從F0A中出射，從DOB進入的光將從A0E中出射，從E0C進入的光將從B0F中出射，從 F0A進入的光將從COD中出射；
[0012] A/4波片按一定角度安裝或光膠于A0E、E0C、COD、DOB、B0F、F0A六個區(qū)域中的S 個區(qū)域中。
[0013] 本發(fā)明所述的保偏型角錐棱鏡中，第一個A/4波片安裝與A0E區(qū)域，其快軸與BA 方向成0角；第二個人/4波片安裝于COD區(qū)域，其快軸與AC方向成0角；第S個入/4 波片安裝于B0F區(qū)域，其快軸與CB方向成0角。0角由角錐棱鏡的材料相對于入射光的 折射率確定，當(dāng)折射率為1.515時，0 =-11.88°。
[0014] 本發(fā)明所述的保偏型角錐棱鏡中，=個A/4波片安裝位置與權(quán)利要求5中的=個 入/4波片安裝位置和角度等價。
[0015] 本發(fā)明所述的保偏型角錐棱鏡中，第一個A/4波片安裝于A0E區(qū)域，其快軸與BA 方向成0角；第二個V4波片安裝于E0C區(qū)域，其快軸與FE方向成0角；第立個A/4波 片安裝于COD區(qū)域，其快軸與AC方向成0角，0角由角錐棱鏡的材料相對于入射光的折 射率確定。當(dāng)折射率為1.515時，0 =-11.88°。
[0016] 本發(fā)明所述的保偏型角錐棱鏡中，S個A/4波片安裝位置與權(quán)利7要求的保偏型 角錐棱鏡中A/4波片安裝位置和角度等價。
[0017] 本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是：本發(fā)明將=個A/4波片按一定角度安裝或光膠于角 錐棱鏡的通光面上，旋轉(zhuǎn)所述角錐棱鏡通光面上的A/4波片至特定角度即可使光線經(jīng)角 錐棱鏡折轉(zhuǎn)后偏振方向不變。因此，所述角錐棱鏡在絕大多數(shù)應(yīng)用下都能具備無損耗保偏 特性。同時，由于采用了波片作為偏振調(diào)制器件，所述角錐棱鏡可W具有很高的損傷闊值， 可用于強激光領(lǐng)域，且具有工藝要求低，成本低廉，適用性廣等優(yōu)點。
【附圖說明】
[001引下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中：
[0019] 圖1是本發(fā)明所述角錐棱鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖2是本發(fā)明所述角錐棱鏡的原理圖；
[0021] 圖3是本發(fā)明所述角錐棱鏡中波片的安裝角度與消光比關(guān)系圖；
[0022] 圖4是本發(fā)明所述角錐棱鏡的第一個實施例示意圖；
[0023] 圖5是本發(fā)明所述角錐棱鏡的第二個實施例示意圖。
【具體實施方式】
[0024] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，W下結(jié)合附圖及實施例，對 本發(fā)明進行進一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用w解釋本發(fā)明，并不 用于限定本發(fā)明。
[00巧]本發(fā)明采用了一種全新的結(jié)構(gòu)改進常規(guī)的角錐棱鏡，使角錐棱鏡可保持兩個正交 方向線偏振光的偏振態(tài)。本發(fā)明將A/4波片W-定方向安裝于角錐棱鏡的通光面，對入射 光或出射光進行偏振調(diào)制，使線偏振光經(jīng)角錐棱鏡反射后仍保持線偏振特性，且偏振方向 與原偏振方向相同。本發(fā)明的保偏型角錐棱鏡裝調(diào)精度要求低，工藝簡單，損傷闊值高，可 應(yīng)用于絕大多數(shù)角錐棱鏡的應(yīng)用領(lǐng)域。
[00%] 本發(fā)明具有保偏特性的角錐棱鏡中，如圖1所示，該保偏型角錐棱鏡由普通角錐 棱鏡4和A/4波片1、A/4波片2、A/4波片3組成，A/4波片按一定角度安裝或光膠于 角錐棱鏡的通光面上。波片可對入射光或出射光的偏振態(tài)進行調(diào)制，使其無損耗地轉(zhuǎn)化為 線偏振光。
[0027] =個A/4波片均可旋轉(zhuǎn)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)至需要的角度時，通過光膠的方法或結(jié)構(gòu)鎖緊的 方法將其固定在角錐棱鏡的通光面上。
[0028] 角錐棱鏡的=條棱邊在通光面的投影W及投影的延長線將通光面分為六個區(qū)域， =個A/4波片按一定角度安裝或光膠于六個區(qū)域中的=個區(qū)域。
[0029] 如圖2所示，角錐棱鏡的通光面可分成A0E、E0C、COD、DOB、B0F、F0A六個區(qū)域，其 中A0、B0、C0為角錐的S條棱邊在通光面的投影，0D、0E、OF分別為A0、B0、C0的延長線。 根據(jù)角錐棱鏡的特性，從A0E進入的光將從DOB中出射，從B0F進入的光將從E0C中出射， 從COD進入的光將從F0A中出射，同樣，從DOB進入的光將從A0E中出射，從E0C進入的光 將從B0F中出射，從F0A進入的光將從COD中出射。
[0030] W從DOB進入的線偏振光5為例可計算出出射光6的偏振態(tài)。設(shè)入射偏振光的偏 振方向為X方向，入射光的瓊斯矢量為：
[0031]
[0032] 當(dāng)角錐棱鏡的材料相對于入射光的折射率為1. 515時（如：BK7玻璃 相對于波長為623. 8皿的入射光的折射率為1. 515)，由文獻叩olarization propertiesofcorner-cuberetroreflectors:theoryandexperiment"（APPLIED OPTICS,Vol. 36,No. 7, 1997)中提供的數(shù)據(jù)知此時角錐棱鏡的瓊斯矩陣為：
[0033]
[0034] 若角錐棱鏡的折射率為其他值，則該瓊斯矩陣參數(shù)會有所不同，具體計算方法可 參考文南犬叩〇1 曰riz曰tionpropertiesofcorner-cuberetroreflectors:theory曰nd experiment"(AP化lEDOPTICS,Vol. 36,No. 7, 1997)。入射光經(jīng)過角錐棱鏡后的出射光的瓊 斯矢量為：
[0035