專利名稱：高效起偏裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及激光及光學器件，特別是一種對非偏振光的高效起偏裝置。
背景技術(shù)：
在光學測量和激光技術(shù)領(lǐng)域中，通常對光束的偏振特性有較高的要求，這就需要對光束進行起偏。由于常規(guī)起偏器只能對光束的一個偏振分量進行起偏，而浪費了另一偏振分量的能量，故對非偏振光的偏振轉(zhuǎn)換效率較低(不及50％)。為了實現(xiàn)對非偏振光的高效起偏，通常是采用平行分束偏光鏡和半波片組合的結(jié)構(gòu)，參見在先技術(shù)[中國激光.，22(1)，1995，P37]，在這種結(jié)構(gòu)中，由于兩平行偏振光束間存在一定的橫向距離，給使用帶來極大不變，制約了這種棱鏡的使用范圍；采用偏振分光鏡與反光鏡和半波片組合的結(jié)構(gòu)也可以實現(xiàn)該功能，參見在先技術(shù)[實用新型專利，申請?zhí)?3241786]，但在這種結(jié)構(gòu)中，由于兩偏振光束間存在一定的夾角，傳播方向并不完全一致，不能在近場和遠場同時實現(xiàn)合束，大大限制了其應用范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型要解決的技術(shù)問題在于克服上述在先技術(shù)中的不足，解決兩平行偏振光束間存在的橫向距離和方向不一致問題，提供一種高效起偏裝置，該裝置在不影響原光束發(fā)散角和傳播方向的前提下，可實現(xiàn)對光束的起偏并合成。本實用新型應具有結(jié)構(gòu)緊湊、調(diào)整方便，偏振轉(zhuǎn)換效率高的特點。
本實用新型的技術(shù)構(gòu)思是采用雙折射晶體將入射光束分成偏振方向互相垂直的兩平行光束，一90°偏振面旋轉(zhuǎn)器用于將其中一個偏振光束的偏振方向旋轉(zhuǎn)90°，使兩光束在偏振、傳播方向上均完全相同，然后通過調(diào)整三棱鏡和K形鏡棱的間距實現(xiàn)兩光束的合束。這樣就將原入射光束的兩個偏振分量都轉(zhuǎn)化為相同的偏振方向，實現(xiàn)了高的偏振轉(zhuǎn)換效率，從而最大限度地利用光能量，并且該裝置對光束的發(fā)散角和傳播方向沒有任何影響，使用非常方便。
本實用新型的技術(shù)解決方案如下一種高效起偏裝置，其特征在于它包括雙折射晶體、90°偏振面旋轉(zhuǎn)器、三棱鏡和K形鏡棱，所說的雙折射晶體將非偏振入射光束分成相互間存在一定距離、偏振方向互相垂直的兩平行光束，使其中之一通過90°偏振面旋轉(zhuǎn)器，得到偏振方向和傳播方向相同的兩束線偏振光束，三棱鏡和K形鏡棱)均和光束垂直，三棱鏡的頂點A在兩光束的中心軸線上OO’上，通過三棱鏡的兩光束偏向OO’，K形鏡棱的頂點B也在OO’上，通過調(diào)整三棱鏡和K形鏡棱的間距，實現(xiàn)兩偏振光束的合成。
所說的雙折射晶體為光軸和晶體通光面成一定角度的起平行分束作用的雙折射片，其材料為方解石晶體或釩酸釔晶體。
所說的90°偏振面旋轉(zhuǎn)器為快軸與通過該波片光束的偏振方向成45°的半波片或旋轉(zhuǎn)角為90°的旋光器。
所說的三棱鏡為和光束垂直放置的等腰三棱鏡。
所說的K形鏡棱和光束垂直放置，并且其頂點B在軸線OO’上，其斜面和三棱鏡的對應斜面平行。
本實用新型與在先技術(shù)相比，具有結(jié)構(gòu)緊湊、調(diào)整方便和偏振轉(zhuǎn)換效率高的特點，并且在不影響原光束發(fā)散角和傳播方向的前提下，實現(xiàn)了對光束的合成，有利于光能的充分利用。


圖1為本實用新型的一種新型高效起偏裝置的結(jié)構(gòu)示意圖具體實施方式
本實用新型的高效起偏裝置的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括雙折射晶體1、90°偏振面旋轉(zhuǎn)器2、三棱鏡3和K形鏡棱4。所說的雙折射晶體1將入射光束分成相互間存在一定距離、偏振方向互相垂直的兩平行光束，使其中之一通過90°偏振面旋轉(zhuǎn)器2，從而得到偏振方向和傳播方向相同的兩線偏振光束，三棱鏡3和K形鏡棱4均和光束垂直放置，三棱鏡3的頂點A在兩光束的中心軸線上OO’上，通過三棱鏡3的兩光束偏向OO’，K形鏡棱4的頂點B也在OO’上，其作用在于使得兩束光通過折射后變?yōu)槠叫?，通過調(diào)整三棱鏡3和K形鏡棱4的間距，以實現(xiàn)兩偏振光束的合成，達到最大限度地利用光能量，實現(xiàn)高的偏振轉(zhuǎn)換效率，并且該裝置對光束的發(fā)散角和傳播方向沒有任何影響。
所說的雙折射晶體1為光軸和晶體通光面成一定角度的起平行分束作用的雙折射片，其材料為方解石晶體或釩酸釔晶體。
所說的90°偏振面旋轉(zhuǎn)器2為快軸與通過該波片光束的偏振方向成45°的半波片或旋轉(zhuǎn)角為90°的旋光器。
所說的三棱鏡3為等腰三棱鏡，和光束垂直垂直放置，并且其頂點A在軸線OO’上，其作用在于使兩光束向軸線OO’偏折。
所說的K形鏡棱4和光束垂直，并且其頂點B在軸線OO’上，其斜面和三棱鏡3的斜面平行，K形鏡棱4的作用在于使得兩偏折光束重新和軸線OO’平行。
下面列舉一個具體實施例的有關(guān)參數(shù)以波長1110nm、光束直徑1.0mm的非偏振激光的起偏為例，結(jié)構(gòu)如圖1所示。光束在距離中心軸線OO’1.6mm的位置垂直入射雙折射晶體1，雙折射晶體1為光軸與晶體界面的角度θ為47.7°厚度D為30mm的方解石晶體，分束后兩平行光束的中心距離間隔為3.2mm，90°偏振面旋轉(zhuǎn)器2為一1/2波片(在1110nm)，三棱鏡3和K形鏡棱4的材料均為JGS2，頂角α為120°，3和4頂點在OO’且垂直中心軸線OO’放置，當三棱鏡3和K形鏡棱4的距離L為調(diào)整為2.5mm時，實現(xiàn)高效起偏與合束。本實施例的新型高效起偏裝置應用于雙包層光纖激光器輸出激光的起偏，在各個光學元件均未鍍增透膜的情況下，對非偏振光達到高達73％的線偏振轉(zhuǎn)化效率，若對各個光學面鍍增透膜，可達到89％以上的線偏振轉(zhuǎn)化效率。
權(quán)利要求1.一種高效起偏裝置，其特征在于它包括雙折射晶體(1)、90°偏振面旋轉(zhuǎn)器(2)、三棱鏡(3)和K形鏡棱(4)，所說的雙折射晶體(1)將非偏振入射光束分成相互間存在一定距離、偏振方向互相垂直的兩平行光束，使其中之一通過90°偏振面旋轉(zhuǎn)器(2)，得到偏振方向和傳播方向相同的兩束線偏振光束，三棱鏡(3)和K形鏡棱(4)均和光束垂直，三棱鏡(3)的頂點A在兩光束的中心軸線上OO’上，通過三棱鏡(3)的兩光束偏向OO’，K形鏡棱(4)的頂點B也在OO’上，通過調(diào)整三棱鏡(3)和K形鏡棱(4)的間距，實現(xiàn)兩偏振光束的合成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效起偏裝置，其特征在于所說的雙折射晶體(1)為光軸和晶體通光面成一定角度的起平行分束作用的雙折射片，其材料為方解石晶體或釩酸釔晶體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效起偏裝置，其特征在于所說的90°偏振面旋轉(zhuǎn)器(2)為快軸與通過該波片光束的偏振方向成45°的半波片或旋轉(zhuǎn)角為90°的旋光器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效起偏裝置，其特征在于所說的三棱鏡(3)為和光束垂直放置的等腰三棱鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的高效起偏裝置，其特征在于所說的K形鏡棱(4)和光束垂直放置，并且其頂點B在軸線OO’上，其斜面和三棱鏡(3)的對應斜面平行。
專利摘要一種高效起偏裝置，包括雙折射晶體、半波片(或90°旋光器)、三棱鏡和K形鏡棱。雙折射晶體將非偏振入射光束分成相互間存在一定距離、偏振方向互相垂直的平行光束，使其中之一通過半波片(或90°旋光器)，得到偏振方向和傳播方向相同的兩線偏振光束，調(diào)整三棱鏡和K形鏡棱的間距，實現(xiàn)兩偏振光束的合成，達到最大限度地利用光能量，實現(xiàn)高的偏振轉(zhuǎn)換效率。本實用新型具有結(jié)構(gòu)緊湊、調(diào)節(jié)方便和起偏效率高的特點，并且對光束的發(fā)散角和傳播方向沒有任何影響，特別適用于對非偏振激光的高效起偏。
文檔編號G02B27/28GK2638088SQ03256078
公開日2004年9月1日 申請日期2003年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月29日
發(fā)明者樓祺洪, 周軍, 朱曉峰, 孔令峰, 吳中林, 董景星, 魏遠榮 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所