晶體棱鏡式光束發(fā)散角感應(yīng)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種冰洲石晶體棱鏡式光束發(fā)散角感應(yīng)器，屬于光束發(fā)散角測(cè)量器件，滿足了大口徑光束或微小發(fā)散光束的發(fā)散角檢測(cè)，它包括直角棱鏡結(jié)構(gòu)和棱鏡組合方式。所述直角棱鏡1、3、4的光軸垂直于直角棱邊，與入射端面平行，直角棱鏡2的光軸垂直直角棱邊，與出射端面垂直，直角棱鏡1、2的結(jié)構(gòu)角α取35°～40°范圍值，直角棱鏡3、4的結(jié)構(gòu)角β取38.5°～39°范圍值；直角棱鏡1、2光學(xué)膠合成分束系統(tǒng)，直角棱鏡3、4構(gòu)成中間空氣隙的檢偏干涉系統(tǒng)，調(diào)整這兩個(gè)系統(tǒng)成最佳消光狀態(tài)，固定它們間的相對(duì)方位，單向使用有效。發(fā)明對(duì)器件端面形狀無(wú)規(guī)定，器件適用波長(zhǎng)范圍300nm～3500nm，適合測(cè)量角度范圍10″到3°，消光比≥1×10-5，抗光損傷閾值10W/cm2。
【專利說(shuō)明】晶體棱鏡式光束發(fā)散角感應(yīng)器

【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及一種光束發(fā)散特性檢測(cè)器件，尤其涉及一種冰洲石晶體的光束發(fā)散角轉(zhuǎn)化測(cè)量器件。

【背景技術(shù)】
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[0002]光束發(fā)散角是光學(xué)系統(tǒng)中的一個(gè)非常重要的技術(shù)參量，它決定著光能量有多大程度到達(dá)設(shè)定目標(biāo)。為了有效發(fā)揮激光性能，增大作用距離，需要相應(yīng)控制激光束的發(fā)散角，這就涉及到發(fā)散角的相關(guān)檢測(cè)問(wèn)題。發(fā)散角檢測(cè)通常采用焦斑法、光闌法、針孔掃描法、閾值強(qiáng)度法、焦面CCD法等，基本原理是通過(guò)對(duì)光斑尺寸的測(cè)量來(lái)間接完成，斑點(diǎn)輪廓分界識(shí)別方法是影響測(cè)試精度的一個(gè)關(guān)鍵因素；也可以采用偏光干涉法、ΒΒ0晶體倍頻法、楔板剪切干涉法、光柵莫爾條紋等法測(cè)量發(fā)散角，基本思路是先利用某種手段將光束的發(fā)散角參量轉(zhuǎn)化為另外一種更方便檢測(cè)的參量，避免過(guò)度依賴設(shè)備精度及實(shí)驗(yàn)條件，但目前能夠進(jìn)行這種轉(zhuǎn)化的理想器件匱乏。


【發(fā)明內(nèi)容】

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[0003]本發(fā)明是一種基于錐光干涉原理的光束發(fā)散角轉(zhuǎn)化器件，它利用了正交偏光狀態(tài)下冰洲石單軸晶體消光性能對(duì)入射光角度敏感及冰洲石起偏器高消光比原理設(shè)計(jì)而成。它不僅能夠滿足大口徑光束下的發(fā)散角測(cè)量，只需截取光束中的部分波面就能工作，而且能夠通過(guò)透射光的干涉現(xiàn)象來(lái)檢測(cè)不同量級(jí)的發(fā)散角，角度感知范圍大，小角度敏感，它能夠配合常規(guī)測(cè)量手段快速完成光束發(fā)散角的測(cè)量。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:本發(fā)明采用單軸冰洲石制作，其特征是:器件由四塊冰洲石晶體直角棱鏡構(gòu)成，如圖所不，分別由符號(hào)1、2、3、4表不，晶體的光軸方向用雙箭頭表不。其中直角棱鏡1的光軸方向垂直于直角棱邊，且與入射端面平行；直角棱鏡2的光軸方向垂直直角棱邊，且與出射端面垂直，直角棱鏡1和棱鏡2的結(jié)構(gòu)角α (斜面與通光端面夾角)取35°?40°之間值；直角棱鏡3和直角棱鏡4的光軸方向分別垂直于各自的直角棱邊，且與通光端面平行，直角棱鏡3和直角棱鏡4的結(jié)構(gòu)角β取值范圍為38.5°?39°。光束正入射直角棱鏡1，進(jìn)入到直角棱鏡1后的光被分成兩束光，但這兩束光并不分開，只是傳播速度有差別。當(dāng)這兩束光進(jìn)入直角棱鏡2時(shí)，其中一束將偏離原方向側(cè)向輸出，而另一束方向沒有改變，直角棱鏡1、2、3、4結(jié)構(gòu)及組合方式限制了側(cè)向光不能通過(guò)整個(gè)系統(tǒng)，而讓沒有發(fā)生方向改變的另一束光通過(guò)。對(duì)平行光而言，此時(shí)系統(tǒng)處于消光狀態(tài)，無(wú)光信息輸出。如果此時(shí)入射光束有發(fā)散角，經(jīng)過(guò)直角棱鏡2沒有發(fā)生方向改變的那束光會(huì)被分解成振動(dòng)方向相互垂直的兩部分，它們通過(guò)直角棱鏡3、4組合后將產(chǎn)生干涉，干涉現(xiàn)象與入射光發(fā)散角相關(guān)。如果入射光發(fā)散角度大，干涉場(chǎng)中會(huì)出現(xiàn)圓條紋，從條紋數(shù)量可以獲取角度信息，角度與條紋數(shù)成平方根關(guān)系；如果入射光發(fā)散角度小(或不可見光)，干涉條紋將消失，但從透射光強(qiáng)度變化能反映出發(fā)散角的差異，通過(guò)測(cè)量消光情況可以判斷或檢測(cè)出相關(guān)角度信息，直角棱鏡1、2結(jié)構(gòu)角會(huì)影響檢測(cè)精度，直角棱鏡1為光的入射端，直角棱鏡4為出射端，單向使用。
[0005]調(diào)整直角棱鏡1和直角棱鏡2光軸相互垂直后用光學(xué)膠合劑固定,構(gòu)成一個(gè)分束系統(tǒng)；將直角棱鏡3和直角棱鏡4按照光軸相互平行方式米用中間空氣隙手段固定，構(gòu)成一個(gè)檢偏干涉系統(tǒng)。按照?qǐng)D示排列方式，首先調(diào)整分束系統(tǒng)與檢偏干涉系統(tǒng)在近平行光入射情況下成最佳消光狀態(tài)，隨后固定兩者間的相對(duì)方位組成整體系統(tǒng)。發(fā)明對(duì)器件端面形狀沒有規(guī)定，器件適用的波長(zhǎng)范圍為300nm?3500nm，適合角度測(cè)量范圍10"到3°，平行光入射時(shí)的消光比優(yōu)于1 X 10_5，抗光損傷閾值10W/cm2 (連續(xù))。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
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[0006]圖是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0007]標(biāo)號(hào)說(shuō)明:1直角棱鏡、2直角棱鏡、3直角棱鏡、4直角棱鏡、α結(jié)構(gòu)角、β結(jié)構(gòu)角。【具體實(shí)施方式】:
[0008]由圖所示，選擇無(wú)包裹體無(wú)癤瘤的光學(xué)級(jí)的冰洲石晶體，經(jīng)定向切割研磨拋光，分別做成直角棱鏡1、直角棱鏡2、直角棱鏡3、直角棱鏡4，各棱鏡的光軸和角度誤差控制在
內(nèi)，其中直角棱鏡1和直角棱鏡2的結(jié)構(gòu)角設(shè)定為38°，直角棱鏡3和直角棱鏡4的結(jié)構(gòu)角為39°。直角棱鏡1與直角棱鏡2采用中性樹脂膠合成分光系統(tǒng)，膠合后調(diào)整其前后通光面間平行度，使光束偏離角小于3';直角棱鏡3與直角棱鏡4米用空氣隙膠合工藝構(gòu)成檢偏干涉系統(tǒng)，空氣隙厚度控制在20um左右，兩個(gè)棱鏡的主截面需保持平行，調(diào)整前后通光面間平行度使光束偏離角小于3'。將此分光系統(tǒng)與檢偏干涉系統(tǒng)放置在一個(gè)同軸光路中，按照?qǐng)D示棱鏡斜面方位布置相互位置，直角棱鏡1為光的入射端，旋轉(zhuǎn)調(diào)整檢偏干涉系統(tǒng)致透過(guò)的光強(qiáng)為最佳消光狀態(tài)，然后固定兩者組成整體器件。直角棱鏡端面鍍減反膜有利其性能提聞。
[0009]本產(chǎn)品主要用途:應(yīng)用于可見至近紅外光束的發(fā)散角測(cè)量，尤其對(duì)大孔徑光束或小發(fā)散角光束的檢測(cè)更方便。不僅通過(guò)直觀觀察光強(qiáng)變化，能夠快速定性判斷被檢光束質(zhì)量的好壞，而且輔以透鏡或消光性能測(cè)量方法，可以定量檢測(cè)光束質(zhì)量的優(yōu)劣。
【權(quán)利要求】
1.一種晶體棱鏡式光束發(fā)散角感應(yīng)器，它包括棱鏡結(jié)構(gòu)和棱鏡組合方式，其特征在于:整個(gè)器件由四個(gè)冰洲石直角棱鏡構(gòu)成，直角棱鏡(1)、直角棱鏡(3)、直角棱鏡(4)的光軸垂直于直角棱邊，與入射端面平行，直角棱鏡(2)的光軸垂直直角棱邊，與出射端面垂直，直角棱鏡(1)、直角棱鏡(2)的結(jié)構(gòu)角取值范圍35°?40°，直角棱鏡(3)、直角棱鏡(4)的結(jié)構(gòu)角取值范圍38.5°?39° ;直角棱鏡(1)、直角棱鏡(2)采用中性光學(xué)樹脂膠膠合，直角棱鏡(3)、直角棱鏡(4)米用空氣隙方式膠合，直角棱鏡(1)斜面方向與直角棱鏡(3)斜面方向相對(duì)放置；將直角棱鏡(1)、直角棱鏡(2)、直角棱鏡(3)、直角棱鏡(4)調(diào)整成最佳消光狀態(tài)后固定成一體，直角棱鏡(1)為光束入射端。
【文檔編號(hào)】G01B11/26GK104251673SQ201310279887
【公開日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2013年6月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月28日
【發(fā)明者】宋連科 申請(qǐng)人:曲阜師范大學(xué)