專利名稱：三片式高效紅外偏振分束器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及紅外偏振分束器，尤其是涉及三片式高效紅外偏振分束器。
偏振分束器就是對(duì)某一偏振分量的光具有高透射，而對(duì)正交的另一個(gè)偏振分量的光具有高反射的能量對(duì)分的器件。
在可見(jiàn)光區(qū)，有基于布儒斯特角的和基于薄膜對(duì)兩個(gè)偏振分量有效折射率不同的干涉型薄膜偏振分束器;有基于雙折射原理制成的各種棱鏡偏振分束器;還有基于選擇性吸收的或二向色原理的塑料偏振片。其偏振度一般都比較高，可是在紅外，由于材料的限制，要制作一個(gè)高效的紅外偏振分束器是相當(dāng)困難的。常規(guī)的紅外偏振分束器有兩種一種是金屬線柵(又叫WGP)偏振分束器，還有一種是按布儒斯特角疊置的偏振分束堆。金屬線柵就象光柵，設(shè)其周期常數(shù)為d，則對(duì)于波長(zhǎng)λ＞＞d的入射光將產(chǎn)生強(qiáng)烈的偏振作用。WGP通常是在紅外基板上制作每毫米2000～4000條的金屬線，它對(duì)入射光中平行于線柵方向的振動(dòng)反射，而對(duì)垂直線柵方向的振動(dòng)透射。當(dāng)WGP的線條達(dá)到4000條/mm時(shí)，在較理想的條件下(占空比、基板折射率及減反射膜等)，消光比可達(dá)1000∶1。WGP的重要優(yōu)點(diǎn)是可用于高數(shù)值孔徑的會(huì)聚光中，并能以與入射光成45°角放置。其缺點(diǎn)是制作十分困難，而且通光口徑也有很大限制。用按布儒斯特角疊置的偏振堆時(shí)，它與入射光所成的角度很大(至少大于50°)，在成象系統(tǒng)中由于引入象差而限制了應(yīng)用，為了盡可能降低工作角度，需選用低折射率的紅外材料，這時(shí)疊合的片數(shù)大大增加，偏振片堆的總厚度太大，同樣限制了應(yīng)用。這種偏振分束器雖口徑較大，但不能應(yīng)用于會(huì)聚光束中。


圖1示出了常規(guī)的紅外金屬線柵偏振器。1是基板，可以用Ge、ZnSe、ZnS、BaF2、CaF2等，其上的金屬線2常用Au或Al，線寬為a，光柵常數(shù)為d(線距)。3是紅外液晶光閥，入射光中振動(dòng)方向平行于金屬柵的偏振分量被反射，垂直于金屬柵的偏振分量被透射而進(jìn)入紅外液晶光閥3，經(jīng)光閥3調(diào)制后，偏振面轉(zhuǎn)過(guò)某一角度，因而被線柵偏振分束器反射進(jìn)入系統(tǒng)。
圖2示出了按布儒斯特角疊置的偏振片堆。若基板為Ge，入射角θ＝76°;基板為ZnSe，入射角θ＝68°;對(duì)紅外最低折射率的CaF2，θ＝54°，用15塊CaF2疊置，其消光比尚不足100。圖中4是基板，3為紅外液晶光閥。
本發(fā)明的目的是提供一種能用于成象系統(tǒng)的大口徑三片式高效紅外偏振分束器。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取下列措施，它由預(yù)偏、主偏和檢偏三片紅外材料組成，每片均以布儒斯特角方式工作，其預(yù)偏和檢偏的材料為Si，主偏的材料為Ge。主偏和檢偏的兩個(gè)面具有一定的楔角，主偏和檢偏的楔角分別為0.4°和1°。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是制作簡(jiǎn)單，消光比高，可以用于小角度會(huì)聚光系統(tǒng)中，偏振分束器的口徑可以做得大，且象差影響小。
下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)加以說(shuō)明。
圖1是常規(guī)的紅外金屬線柵偏振器示意圖;
圖2是按布儒斯特角疊置的偏振片堆示意圖;
圖3是本發(fā)明的三片式高效紅外偏振分束器示意圖。
本發(fā)明的三片式紅外偏振分束器，被用于8～12μm波段紅外液晶光閥可見(jiàn)/紅外動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換器中。5是預(yù)偏振片，材料為Si，入射角為73°(即Si的布儒斯特角)。預(yù)偏振片5只能反射入射光中振動(dòng)方向垂直于入射平面的偏振分量，此偏振分量對(duì)主偏振片6來(lái)說(shuō)，由于平行于入射平面，故能透過(guò)主偏振片，而進(jìn)入紅外液晶光閥3。此偏振分量受光閥3調(diào)制后，變成橢圓偏振光，因此受到主偏振片6的反射而進(jìn)入檢偏振片7。為了減小吸收損耗，主偏振片的材料為Ge，對(duì)應(yīng)的入射角為76°，而檢偏振片7是Si。經(jīng)檢偏振片7反射出來(lái)的光線具有相當(dāng)高的偏振度。如果是平行光，理論上消光比可達(dá)到無(wú)窮大，在孔徑角小于±5°的會(huì)聚光中，消光比不難達(dá)到2000∶1以上。實(shí)驗(yàn)測(cè)試表明，三片式紅外偏振分束器具有很小的象差，因而獲得了良好的紅外圖象。
權(quán)利要求
1.一種三片式高效紅外偏振分束器，其特征在于它由預(yù)偏、主偏和檢偏三片紅外材料組成，每片均以布儒斯特角方式工作，其預(yù)偏和檢偏的材料為Si，主偏的材料為Ge。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三片式高效紅外偏振分束器，其特征在于所說(shuō)的主偏和檢偏，其兩個(gè)面具有一定的楔角，主偏和檢偏的楔角分別為0.4°和1°。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種三片式高效紅外偏振分束器，它是由預(yù)偏、主偏和檢偏三片紅外材料組成，每片均以布儒斯特角方式工作，其預(yù)偏和檢偏的材料為Si，主偏的材料為Ge。主偏和檢偏，其兩個(gè)面有一定的楔角分別為0.4°和1°。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是制作簡(jiǎn)單，消光比高，可以用于小角度會(huì)聚光系統(tǒng)中，偏振分束器的口徑可以做得大，且象差影響小。
文檔編號(hào)G02B27/28GK1087431SQ9211414
公開日1994年6月1日 申請(qǐng)日期1992年11月28日 優(yōu)先權(quán)日1992年11月28日
發(fā)明者梅霆, 徐安喜, 夏孟華, 顧培夫, 劉旭, 唐晉發(fā) 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)