[实用新型]用于785纳米波段熔融石英透射1×3偏振无关分束光栅

说明书

技术领域

本实用新型涉及1×3偏振无关分束器件，特别是一种用于785纳米波段的高效率熔融石英透射1×3偏振无关分束光栅。

背景技术

分束器广泛应用于各种光学系统中，它能把一束入射光分成几束能量相等的出射光。传统的基于多层介质膜的分束器能量损失较大，制造过程复杂，成本高。近年来兴起的光子晶体作为分束器，也同样存在着成本高，制造困难等缺点。一些文献报道了高密度相位光栅作为分束器，但主要是用作1×2分束器件，且是偏振相关的。而传统的可用作1×3分束器件的达曼光栅分束器，最高理论衍射效率仅有68.74％【在先技术1：C.Zhou，and L.Liu，Appl.Opt.34，5961-5969(1995)】。而熔融石英是一种非常好的光学材料，它具有从深紫外到远红外的宽透射谱，有很高的光学质量，温度稳定性好，激光破坏阈值高。以熔融石英为材料，已经设计和制造了低偏振相关损耗、高衍射效率光栅和偏振分束光栅。因此，若用熔融石英来制作1×3偏振无关分束光栅，将是非常合适的。

高密度矩形深刻蚀光栅是利用微电子深刻蚀工艺，在基底上加工出的具有较深槽形的光栅。由于表面刻蚀光栅的刻蚀深度较深，所以衍射性能类似于体光栅，具有体光栅的布拉格衍射效应，这一点与普通的表面浅刻蚀平面光栅完全不同。高密度矩形深刻蚀光栅的衍射理论，不能由简单的标量光栅衍射方程来解释，而必须采用矢量形式的麦克斯韦方程并结合边界条件，通过编码的计算机程序精确地计算出结果。Moharam等人已给出了严格耦合波理论的算法【参见在先技术2：M.G.Moharamet al.，J.Opt.Soc.Am.A.12，1077(1995)】，可以解决这类高密度光栅的衍射问题。但据我们所知，目前为止，还没有人针对常用的785纳米波段给出高密度深刻蚀熔融石英高效率透射1×3偏振无关分束光栅。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于785纳米波段的熔融石英透射1×3偏振无关分束光栅，在785纳米波段入射光垂直入射到光栅面上时，该光栅可以对TE偏振光和TM偏振光同时实现0级衍射和±1级衍射等效率透射，衍射效率差小于2％，总衍射效率高于97％。

本实用新型的技术解决方案如下：

一种用于785纳米波段的熔融石英透射1×3偏振无关分束光栅，是一种矩形高密度深刻蚀光栅，光栅的占空比为0.5，该光栅的周期的取值范围为1064-1072纳米、刻蚀深度范围为2.580-2.602微米。

所述光栅的周期为1068纳米，刻蚀深度为2.591微米的技术效果最好。

本实用新型的技术效果：

本实用新型用于785纳米波段的熔融石英透射1×3偏振无关分束光栅由光学全息记录技术或电子束直写装置结合微电子深刻蚀工艺加工而成，工艺成熟，造价小，能大批量生产，具有重要的实用前景。

实验表明：在785纳米波段入射光垂直入射到本实用新型光栅面上时，可以使TE偏振光0级衍射和±1级衍射的效率分别为32.47％和32.51％，TM偏振光0级衍射和±1级衍射的效率分别为32.95％和32.97％，总衍射效率均高于97％，对TE和TM偏振光可以同时实现近乎理想的高效率1×3分束。

附图说明

图1是本实用新型785纳米波长的高效率熔融石英透射1×3偏振无关分束光栅的几何结构。

图2是本实用新型1×3偏振无关分束光栅在不同光栅周期和刻蚀深度下TE偏振光垂直入射的0级衍射和±1级衍射的效率差密度曲线。

图3是本实用新型1×3偏振无关分束光栅在不同光栅周期和刻蚀深度下TM偏振光垂直入射的0级衍射和±1级衍射的效率差密度曲线。

图4是本实用新型1×3偏振无关分束光栅(熔融石英的折射率取1.453596)光栅周期为1068纳米，刻蚀深度为2.591微米，占空比为0.5，在785纳米波段附近使用，各波长垂直入射到光栅时，TE/TM模式下的0级衍射效率和±1级衍射效率随入射波长的变化曲线。

图5是全息光栅记录光路。图中7代表氦镉激光器，8代表快门，9代表分束镜，10、11、12、13代表反射镜，14、15代表扩束镜，16、17代表透镜，18代表基片。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本实用新型作进一步说明。

本实用新型的依据如下：