專利名稱：空氣隙式bbo激光偏光棱鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種偏光棱鏡，尤其涉及一種適合高功率激光使用的空氣隙型設(shè)計(jì)的晶體偏光棱鏡。
背景技術(shù)：
目前，偏光棱鏡主要采用方解石雙折射晶體設(shè)計(jì)，采用空氣隙和膠合兩種不同的組合方式，前者比后者的抗光損傷閾值明顯提高，但大于400MW/cm2以上使用，方解石材料將難以承受。α -BBO單晶材料有GW量級(jí)的抗光損傷閾值、較好的理化性能，能耐受高功率激光的沖擊，并且，α -BBO材料比方解石等材料的透過(guò)波長(zhǎng)范圍寬，尤其在短波處透過(guò)性更強(qiáng)，適合于制作高功率激光下使用的偏光棱鏡。針對(duì)高功率激光特點(diǎn)，利用α-BBO單晶材料設(shè)計(jì)偏光棱鏡，應(yīng)盡量不使用有機(jī)膠合劑來(lái)膠合棱鏡，因膠合劑的抗光損傷閾值遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于晶體材料。采用什么方式膠合、選用何種棱鏡結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)角度如何確定，是提高此類器件性能的關(guān)鍵問(wèn)題，但至今還沒(méi)有一個(gè)較系統(tǒng)的解決方法。

發(fā)明內(nèi)容
為了滿足高功率光使用要求，本發(fā)明解決了高功率激光偏光棱鏡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題， 提供了一種使用空氣隙起偏的晶體偏光棱鏡設(shè)計(jì)方法，能夠滿足lGW/cm2以下光功率密度使用要求。本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明采用有機(jī)薄膜和α -BBO晶體材料，其特征是整個(gè)器件由兩個(gè)相同楔角的直角棱鏡和一個(gè)有機(jī)薄膜間隔層組成，有機(jī)薄膜間隔層位于兩個(gè)直角棱鏡中間；兩直角棱鏡中晶體光軸方向與斜面法線平面平行，且與端面法線垂直， 棱鏡斜面和端面均需光學(xué)拋光和鍍防潮膜處理，斜面和端面夾角(楔角)取38° 10' 39° 30'之間角度；有機(jī)薄膜間隔層厚度為50um lOOum，中間開(kāi)與直角棱鏡尺寸相匹配的橢圓孔，它與兩個(gè)直角棱鏡組合壓緊后形成空氣隙，橢圓孔為光束通過(guò)間隙。器件利用空氣隙界面，使前直角棱鏡中的兩種相互垂直振動(dòng)的光束分離，符合全反射條件的一束光被界面全部反射掉，而另一束沒(méi)有達(dá)到全反射條件的光束則透過(guò)，成為有用的線偏振光。本發(fā)明的偏光棱鏡端面形狀沒(méi)有規(guī)定；可以適用的波長(zhǎng)范圍為250nm 35000nm， 自然透射比在250nm處>35%，可見(jiàn)至近紅外區(qū)透射比變化不大，均透射比在80%左右；消光比優(yōu)于1 X 10_5 ；SOOnm激光下抗光損傷閾值1. 2GW/cm2。透射比和抗光損傷性能優(yōu)于方解石偏光棱鏡。光入射角度大小會(huì)影響到偏振光的輸出，本發(fā)明設(shè)計(jì)器件在250nm 35000nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)使用，允許光入射角范圍為士0.6°。


圖是本發(fā)明的組合結(jié)構(gòu)示意圖。
標(biāo)號(hào)說(shuō)明1有機(jī)薄膜間隔層、2直角棱鏡、3空氣隙位置、4晶體光軸方向、S楔角
具體實(shí)施例方式由圖所示，本發(fā)明器件由直角棱鏡2和有機(jī)薄膜間隔層1組合而成。選擇光學(xué)優(yōu)質(zhì)BBO單晶，確定好晶體光軸方向4后，制作成通光端面為方形或正多邊形的長(zhǎng)條毛坯，將毛坯沿側(cè)面切割開(kāi)來(lái)，分成兩個(gè)直角棱鏡，兩個(gè)直角棱鏡的大小可以不同，但兩個(gè)直角棱鏡的楔角S在研磨拋光過(guò)程中應(yīng)保持一致；直角棱鏡拋光后應(yīng)進(jìn)行防潮處理，拋光面真空鍍制150nm左右厚的防潮薄膜。有機(jī)薄膜間隔層1的中心開(kāi)出一個(gè)橢圓孔，橢圓長(zhǎng)短軸比為 1. 3，橢圓與薄膜間隔層周邊距離為1mm。按圖所示，將薄膜間隔層1夾持到兩個(gè)直角棱鏡2 之間，并使橢圓孔長(zhǎng)軸方向沿斜面長(zhǎng)邊方向，壓緊并固定，中間自然形成一個(gè)空氣隙3。本產(chǎn)品主要用途主要應(yīng)用于高功率激光起偏或檢偏，也可以作為寬帶起偏檢偏器使用，更可以替代方解石偏光棱鏡在低功率密度情況下使用。器件小型化工藝技術(shù)難度比方解石偏光棱鏡??；也可以制作成大孔徑偏光棱鏡，緩解方解石晶體的取材難度。
權(quán)利要求
1.一種空氣隙式BBO激光偏光棱鏡，它包括直角棱鏡(1)和薄膜間隔層O)，其特征在于整個(gè)器件由兩個(gè)直角棱鏡(1)和一個(gè)薄膜間隔層( 組成；直角棱鏡(1)中晶體光軸方向與斜面法線平面平行，且與端面法線垂直，楔角取值范圍38° 10' 39° 30'；薄膜間隔層⑵為有機(jī)薄膜，厚度為50um lOOum，中間開(kāi)橢圓孔，橢圓長(zhǎng)短軸比為1.3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣隙式BBO激光偏光棱鏡，其特征在于將薄膜間隔層(2) 夾持到兩直角棱鏡(1)斜面之間，使薄膜間隔層O)的橢圓孔長(zhǎng)軸方向沿直角棱鏡(1)斜面長(zhǎng)邊方向，兩直角棱鏡(1)夾緊并固定，內(nèi)部形成一個(gè)空氣隙。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種偏光棱鏡設(shè)計(jì)，它包括直角棱鏡設(shè)計(jì)和薄膜間隔層選擇，所述直角棱鏡的晶體光軸方向與斜面法線平面平行，且與端面法線垂直，楔角取值范圍38°10′～39°30′；所述的薄膜間隔層為有機(jī)薄膜，厚度為50um～100um，中間開(kāi)橢圓孔，橢圓長(zhǎng)短軸比為1.3。將BBO晶體按上述光軸方向要求切割制作成兩個(gè)直角棱鏡，棱鏡的入射端面和斜面均需拋光和鍍防潮膜處理。將有機(jī)薄膜間隔層夾持在兩直角棱鏡斜面之間，使其中間形成一個(gè)空氣隙。本發(fā)明的器件可以適用的光波長(zhǎng)范圍為250nm～35000nm；消光比優(yōu)于1×10-5；抗光損傷閾值1.2GW/cm2；在250nm～35000nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)使用，允許光入射角范圍為±0.6°。透射比和抗光損傷性能優(yōu)于方解石偏光棱鏡。
文檔編號(hào)G02B1/04GK102200597SQ20101013240
公開(kāi)日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2010年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月23日
發(fā)明者宋連科 申請(qǐng)人:宋連科