空氣隙式bbo雷射偏光稜鏡的製作方法

2023-07-21 17:18:21

專利名稱：空氣隙式bbo雷射偏光稜鏡的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種偏光稜鏡，尤其涉及一種適合高功率雷射使用的空氣隙型設計的晶體偏光稜鏡。
背景技術：
目前，偏光稜鏡主要採用方解石雙折射晶體設計，採用空氣隙和膠合兩種不同的組合方式，前者比後者的抗光損傷閾值明顯提高，但大於400MW/cm2以上使用，方解石材料將難以承受。α -BBO單晶材料有GW量級的抗光損傷閾值、較好的理化性能，能耐受高功率雷射的衝擊，並且，α -BBO材料比方解石等材料的透過波長範圍寬，尤其在短波處透過性更強，適合於製作高功率雷射下使用的偏光稜鏡。針對高功率雷射特點，利用α-BBO單晶材料設計偏光稜鏡，應儘量不使用有機膠合劑來膠合稜鏡，因膠合劑的抗光損傷閾值遠遠低於晶體材料。採用什麼方式膠合、選用何種稜鏡結構、結構角度如何確定，是提高此類器件性能的關鍵問題，但至今還沒有一個較系統的解決方法。

發明內容
為了滿足高功率光使用要求，本發明解決了高功率雷射偏光稜鏡結構設計問題， 提供了一種使用空氣隙起偏的晶體偏光稜鏡設計方法，能夠滿足lGW/cm2以下光功率密度使用要求。本發明的技術方案如下本發明採用有機薄膜和α -BBO晶體材料，其特徵是整個器件由兩個相同楔角的直角稜鏡和一個有機薄膜間隔層組成，有機薄膜間隔層位於兩個直角稜鏡中間；兩直角稜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， 稜鏡斜面和端面均需光學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；有機薄膜間隔層厚度為50um lOOum，中間開與直角稜鏡尺寸相匹配的橢圓孔，它與兩個直角稜鏡組合壓緊後形成空氣隙，橢圓孔為光束通過間隙。器件利用空氣隙界面，使前直角稜鏡中的兩種相互垂直振動的光束分離，符合全反射條件的一束光被界面全部反射掉，而另一束沒有達到全反射條件的光束則透過，成為有用的線偏振光。本發明的偏光稜鏡端面形狀沒有規定；可以適用的波長範圍為250nm 35000nm， 自然透射比在250nm處>35%，可見至近紅外區透射比變化不大，均透射比在80%左右；消光比優於1 X 10_5 ；SOOnm雷射下抗光損傷閾值1. 2GW/cm2。透射比和抗光損傷性能優於方解石偏光稜鏡。光入射角度大小會影響到偏振光的輸出，本發明設計器件在250nm 35000nm波長範圍內使用，允許光入射角範圍為士0.6°。


圖是本發明的組合結構示意圖。
標號說明1有機薄膜間隔層、2直角稜鏡、3空氣隙位置、4晶體光軸方向、S楔角
具體實施例方式由圖所示，本發明器件由直角稜鏡2和有機薄膜間隔層1組合而成。選擇光學優質BBO單晶，確定好晶體光軸方向4後，製作成通光端面為方形或正多邊形的長條毛坯，將毛坯沿側面切割開來，分成兩個直角稜鏡，兩個直角稜鏡的大小可以不同，但兩個直角稜鏡的楔角S在研磨拋光過程中應保持一致；直角稜鏡拋光後應進行防潮處理，拋光面真空鍍制150nm左右厚的防潮薄膜。有機薄膜間隔層1的中心開出一個橢圓孔，橢圓長短軸比為 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夾持到兩個直角稜鏡2 之間，並使橢圓孔長軸方向沿斜面長邊方向，壓緊並固定，中間自然形成一個空氣隙3。本產品主要用途主要應用於高功率雷射起偏或檢偏，也可以作為寬帶起偏檢偏器使用，更可以替代方解石偏光稜鏡在低功率密度情況下使用。器件小型化工藝技術難度比方解石偏光稜鏡小；也可以製作成大孔徑偏光稜鏡，緩解方解石晶體的取材難度。
權利要求
1.一種空氣隙式BBO雷射偏光稜鏡，它包括直角稜鏡(1)和薄膜間隔層O)，其特徵在於整個器件由兩個直角稜鏡(1)和一個薄膜間隔層( 組成；直角稜鏡(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，楔角取值範圍38° 10' 39° 30'；薄膜間隔層⑵為有機薄膜，厚度為50um lOOum，中間開橢圓孔，橢圓長短軸比為1.3。
2.根據權利要求1所述的空氣隙式BBO雷射偏光稜鏡，其特徵在於將薄膜間隔層(2) 夾持到兩直角稜鏡(1)斜面之間，使薄膜間隔層O)的橢圓孔長軸方向沿直角稜鏡(1)斜面長邊方向，兩直角稜鏡(1)夾緊並固定，內部形成一個空氣隙。
全文摘要
本發明涉及一種偏光稜鏡設計，它包括直角稜鏡設計和薄膜間隔層選擇，所述直角稜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，楔角取值範圍38°10′～39°30′；所述的薄膜間隔層為有機薄膜，厚度為50um～100um，中間開橢圓孔，橢圓長短軸比為1.3。將BBO晶體按上述光軸方向要求切割製作成兩個直角稜鏡，稜鏡的入射端面和斜面均需拋光和鍍防潮膜處理。將有機薄膜間隔層夾持在兩直角稜鏡斜面之間，使其中間形成一個空氣隙。本發明的器件可以適用的光波長範圍為250nm～35000nm；消光比優於1×10-5；抗光損傷閾值1.2GW/cm2；在250nm～35000nm波長範圍內使用，允許光入射角範圍為±0.6°。透射比和抗光損傷性能優於方解石偏光稜鏡。
文檔編號G02B1/04GK102200597SQ20101013240
公開日2011年9月28日 申請日期2010年3月23日 優先權日2010年3月23日
發明者宋連科 申請人:宋連科