一種新型偏振相關(guān)反射光去耦合系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及光通訊領(lǐng)域的一種新型偏振相關(guān)反射光去耦合系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在光學(xué)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中經(jīng)常會(huì)遇到反射光干擾入射光學(xué)系統(tǒng)，導(dǎo)致整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)性能下降或無(wú)法工作，因此在很多的光學(xué)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中需要采取措施來(lái)降低或克服反射光耦合到入射光學(xué)系統(tǒng)中，以達(dá)到穩(wěn)定的性能及功能。常用的降低反射光影響的方法有如下幾種，
[0003](I)在反射界面鍍?cè)鐾改?AR)，以減少反射光的總量。此方法用高低折射率間隔的介質(zhì)材料層疊，以達(dá)到減少反射的目的，此方法成本低，但是有兩個(gè)缺點(diǎn)，一是:反射光偏振態(tài)和入射光相同，反射光仍然會(huì)影響入射端的穩(wěn)定工作；二是:由于鍍膜技術(shù)的限制，反射率最高只能做到-20?30dB，達(dá)不到一些行業(yè)更高的要求。
[0004](2)采用法拉第旋光效應(yīng)和偏振片組合的光學(xué)隔離器設(shè)計(jì)。此設(shè)計(jì)利用偏振片的偏振選擇特性，只能允許和其選擇方向相同的入射線偏振光通過(guò)；然后進(jìn)入法拉第旋光晶體后，入射光偏振方向旋轉(zhuǎn)45度；入射光照射到反射界面后返回，在法拉第旋光晶體中偏振方向再次沿相同方向旋轉(zhuǎn)45度，此時(shí)與入射光的偏振方向和偏振片的選擇方向成90度垂直狀態(tài)，不能通過(guò)偏振片，從而達(dá)到隔離反射光的效果。此方法的隔離度可以達(dá)到_40dB，滿足大多數(shù)應(yīng)用需求。但是此兩種材料被國(guó)外2家公司壟斷，價(jià)格極其昂貴，市場(chǎng)供應(yīng)能力也有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種新型偏振相關(guān)反射光去耦合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。
[0006]本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0007]—種新型偏振相關(guān)反射光去耦合系統(tǒng)。其中，所述系統(tǒng):
[0008](I)材料構(gòu)成包括一個(gè)偏振元件和一個(gè)1/4波長(zhǎng)位相延遲元件。
[0009](2)偏振元件的偏振選擇方向和1/4波長(zhǎng)位相延遲元件的光軸在入射表面的投影目標(biāo)角度為45°或135°。
[0010](3)入射線偏振光必須與偏振元件的偏振選擇方向一致。
[0011]有益效果:本發(fā)明所提供的一種新型偏振相關(guān)反射光去耦合系統(tǒng)，利用偏振元件的線性起偏及檢偏現(xiàn)象，和1/4波片的位相延遲效應(yīng)，使反射光相對(duì)于入射光的偏振態(tài)發(fā)生90度旋轉(zhuǎn)，然后利用偏振元件的線性起偏及檢偏現(xiàn)象，阻擋反射光進(jìn)入入射光路，從而實(shí)現(xiàn)反射光去耦合的效果。該方法的去耦合效果可以達(dá)到_40dB以上，同時(shí)無(wú)需使用現(xiàn)有技術(shù)中昂貴的法拉第旋光晶體，極大的降低了成本。
[0012]【附圖說(shuō)明】:以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0013]圖1:本發(fā)明具體實(shí)施例的偏振元件偏振選擇方向示意圖。
[0014]圖2:本發(fā)明具體實(shí)施例的偏振元件線性起偏及檢偏示意圖。
[0015]圖3:本發(fā)明具體實(shí)施例的1/4波片光軸示意圖
[0016]圖4:本發(fā)明具體實(shí)施例的1/4波片ο光，e光分解示意圖
[0017]圖5:本發(fā)明具體實(shí)施例的1/4波片位相延遲及偏振態(tài)變換機(jī)理
[0018]圖6:本發(fā)明具體實(shí)施例的入射光及反射光的偏振態(tài)變換及隔離示意圖具
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。需要注意的是，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計(jì)原理的實(shí)施方式僅僅作為以平板式偏振元件，且偏振元件的偏振選擇方向和1/4波片的光軸在入射表面的投影目標(biāo)角度為45°，入射光線正入射入射表面的例子，但本發(fā)明不限于該【具體實(shí)施方式】，其它形式和形狀(如楔形，棱鏡，透鏡等)的偏振元件設(shè)計(jì)，偏振元件的偏振選擇方向和1/4波片的光軸在入射表面的投影目標(biāo)角度為135°的設(shè)計(jì)，復(fù)合波片的設(shè)計(jì)，以及入射光線斜入射入射表面的設(shè)計(jì)也屬此發(fā)明范疇。
[0020]應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0021]如圖1所示，為本發(fā)明具體實(shí)施例的偏振元件偏振選擇方向示意圖。所述偏振元件材料可以為偏振片。其中，11是一片線偏振起偏及檢偏元件，XY平面為入射表面，Z軸為入射表面的法線。偏振選擇方向平行于X軸。
[0022]如圖2所示，為本發(fā)明具體實(shí)施例的偏振片線性起偏及檢偏示意圖。當(dāng)任意偏振態(tài)的光線入射偏振片時(shí)，偏振片只允許某一個(gè)線偏振態(tài)的光通過(guò)，我們稱之為偏振片的偏振選擇方向。
[0023]以自然光入射偏振片為例，入射光通過(guò)偏振片后只剩下與偏振選擇方向平行的線偏振光，我們稱這種現(xiàn)象為“起偏”，對(duì)應(yīng)的方向即為起偏方向。
[0024]同理，當(dāng)入射光為與偏振選擇方向垂直的線偏振光時(shí)，所有光將被阻擋，沒(méi)有光能夠通過(guò)偏振片。我們可以用偏振片的這種偏振選擇特性來(lái)判斷光線的偏振態(tài)，并稱用偏振片檢測(cè)光線偏振態(tài)的動(dòng)作為“檢偏”。
[0025]如圖3所示，為本發(fā)明具體實(shí)施例的1/4波片光軸示意圖。12是一片1/4波片，XY平面為入射表面，Z軸為入射表面的法線。光軸處于XY平面內(nèi)，并與X軸成α角，α角目標(biāo)角度為45度。
[0026]如圖4所不，為本發(fā)明具體實(shí)施例的1/4波片ο光，e光分解不意圖。入射線偏振光21沿Z軸入射1/4波片，且入射光線偏振方向與X軸平行，由于入射光線偏振方向與光軸成45度角，入射線偏振光將分解為兩個(gè)等振幅的線偏振光，一個(gè)是沿光軸方向振動(dòng)的e光，另一個(gè)是垂直于光軸方向振動(dòng)的ο光。
[0027]如圖5所示，為本發(fā)明具體實(shí)施例的1/4波片位相延遲及偏振態(tài)變換機(jī)理。入射線偏振光21分解成的ο光和e光經(jīng)過(guò)1/4波片后，ο光和e光之間產(chǎn)生1/4波長(zhǎng)的位相差。因此，ο光和e光兩個(gè)線偏振光合成為一個(gè)圓偏振光出射1/4波片。
[0028]當(dāng)入射光遇到反射界面后，反射光以圓偏振光的形式再次進(jìn)入1/4波片，會(huì)被再次分解為存在I/4波長(zhǎng)位相差的ο光和e光線偏振光，經(jīng)過(guò)第二次I/4波片傳播，疊加第二次的1/4波長(zhǎng)位相差后ο光和e光之間位相差變?yōu)?/2波長(zhǎng)，ο光和e光合成為一個(gè)與入射光偏振方向成90度角的線偏振光22出射1/4波片。
[0029]如圖6所示，為本發(fā)明具體實(shí)施例的入射光及反射光的偏振態(tài)變換及隔離示意圖。11為偏振片，12為1/4波片。
[0030]入射線偏振光的偏振態(tài)平行于偏振片選擇方向(X軸)亦即起偏方向(圖6中位置A)，垂直入射表面入射偏振片，此時(shí)入射光無(wú)損耗地通過(guò)偏振片，且偏振態(tài)不發(fā)生變化(即圖6中位置B)。
[0031]進(jìn)入1/4波片后，如圖3，圖4，圖5所示，通過(guò)1/4波片后，入射光偏振態(tài)從線偏振變?yōu)閳A偏振(即圖6中位置C)。當(dāng)出射圓偏振光遇到反射界面后，如上所述，反射回來(lái)的光以與入射線偏振光方向成90度角的線偏振光22出射1/4波片。
[0032]此時(shí)，進(jìn)入偏振片的反射線偏振光與偏振選擇方向垂直，因此反射光不能通過(guò)偏振片進(jìn)入入射光路，從而實(shí)現(xiàn)反射光去耦合效果。
[0033]可以理解的是，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及本發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，而所有這些改變或替換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種新型偏振相關(guān)反射光去耦合系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括:允許偏振方向與起偏方向平行的線偏振光無(wú)損耗通過(guò)，阻擋與所述起偏方向垂直的線偏振光通過(guò)的偏振元件，以及用于位相延遲1/4波長(zhǎng)，改變反射光偏振方向的位相延遲元件。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于:所述新型偏振相關(guān)反射光去耦合系統(tǒng)應(yīng)用到入射光正入射本系統(tǒng)，以及斜入射本系統(tǒng)的場(chǎng)合。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述偏振元件為偏振片，其具體形狀包括平板，楔形、透鏡、棱鏡或者其組合。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述位相延遲元件為1/4波片，所述1/4波片與偏振元件的起偏方向在入射表面投影的夾角目標(biāo)角度為45度或者135度。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述1/4波片具體為單片n+1/4或者n+3/4波片或者等效n+1/4或n+3/4的復(fù)合波片。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于:所述復(fù)合1/4波片的等效光軸與偏振元件的起偏方向在入射表面投影的夾角目標(biāo)角度為45度或135度。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種新型偏振相關(guān)反射光去耦合系統(tǒng)，包括：允許偏振方向與起偏方向平行的線偏振光無(wú)損耗通過(guò)，阻擋與所述起偏方向垂直的線偏振光通過(guò)的偏振元件，以及用于位相延遲1/4波長(zhǎng)，改變反射光偏振方向的位相延遲元件。所述系統(tǒng)利用偏振片的線性起偏及檢偏現(xiàn)象和1/4波片位相延遲效應(yīng)設(shè)計(jì)，應(yīng)用1/4波片的位相延遲效應(yīng)，使反射光相對(duì)于入射光的偏振態(tài)發(fā)生90度旋轉(zhuǎn)，然后利用偏振片的線性起偏及檢偏現(xiàn)象，阻擋反射光進(jìn)入入射光路，從而實(shí)現(xiàn)反射光去耦合的效果。
【IPC分類(lèi)】G02B27/28
【公開(kāi)號(hào)】CN105044920
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510472503
【發(fā)明人】陳國(guó)強(qiáng)
【申請(qǐng)人】深圳市福瑞貝斯光電科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年11月11日
【申請(qǐng)日】2015年8月5日