[发明专利]一种相位延迟器

说明书

技术领域

本发明涉及光通讯及光探测领域，尤其涉及一种可实现大相位延迟的光学延迟器。

背景技术

在光传输和光探测应用中，经常需要使用光学元件或光学组件来改变一束光两个相互垂直分量的光程差，从而实现改变光束的偏振状态的目的。这类光学元件或组件统称为相位延迟器。其中最为常见的相位延迟器便是波片，由切割抛光成平行平板状的双折射晶体构成，且晶体的光轴平行于波片表面。当一束光束垂直入射到波片上时，可分为两个相互垂直的光偏振分量，其中垂直于光轴的分量称为o光，平行于光轴的分量称为e光。在波片中的o光和e光是沿着同一方向传播的，但由于o光和e光在晶体中的折射率不同（设其值分别为no和ne）,则穿出波片后两种光之间将产生 (no-ne)d的光程差（d为波片的厚度），即产生了2π*（no-ne）*d／λ的相位延迟。

还有一种全反射式的相位延迟器，如菲涅尔棱镜和菱镜，利用了光全内反射时其s和p偏振分量之间的相对相位会发生改变的原理，获得半波或1/4波的相位延迟。

然而，上述两类相位延迟器的相位延迟量均比较小，并不适合用于大相位延迟的应用场合。例如在频域偏振消偏的应用上，其消偏效果是随着相位延迟量的增加而提高的，为了达到设计的消偏效果，必然增加了整个产品的尺寸。图1是一种现有的消偏延迟结构 ，其中11，12为双折射晶体厚片，13为延迟片。晶体厚片11将入射光分离为两个子光束o光141和e光142，然后用延迟片13单独对e光142进行相位延迟，最后再通过晶体厚片12将分离的子光束o光141和e光142合为一束。通常晶体厚片11，12的材料为YVO4材料，为了对常规光斑进行有效分离，其长度需大于6mm，因此，即使不包括延迟片长度，整个延迟结构长度也已超过12mm。

图2是另一种现有的消偏延迟结构，主要采用PBS(偏振光分束合束器)21，22代替图1中的晶体厚片11,12，分别实现分光、合光的功能。同样的，这种结构也存在延迟结构长度较长的缺陷。

发明内容

为克服上述问题，本发明提出一种小尺寸的相位延迟器，在实现大相位延迟的同时，缩小产品封装尺寸。

为达到上述目的，本发明所提出的技术方案为：一种相位延迟器，包括一多面体双折射晶体，该多面体为一长方体，其入射面的一竖直棱边加工成第二楔角面，对应楔角β；与该棱边中心对称的出射面的棱边加工成第一楔角面，对应楔角α，且α=β；该多面体双折射晶体的光轴平行于底面，且与入射面中心轴成夹角γ；所述第一楔角面和第二楔角面均镀有高反射膜；所述α、β取值为使得该多面体双折射晶体内分离的第二子光束经多次内反射后刚好在出射面与第一子光束重合的所有角度值。

优选的，该多面体双折射晶体也可以为棱形棱镜形状的双折射晶体，同样的将其两个中心对称的棱边加工成中心对称的两个楔角面。

进一步的，所述第二子光束经多次内反射包括两次或两次以上的内反射。

进一步的，述多面体双折射晶体的两侧面均镀有高反射膜。

进一步的，所述夹角γ角度在20°~70°范围。

优选的，所述加工方式为切割或者研磨。

进一步的，还可以将所述多面体双折射晶体切割为两个多面体双折射晶体，两相对的切割面均镀有增透膜；两多面体双折射晶体通过粘结剂粘结为一个整体。

进一步的，所述两个双折射晶体中间还可以加入平行平板玻璃垫片构成一个平行的空气隙。

进一步的，所述两个双折射晶体中间也可以加入一调节相位延迟量的光学元件。

优选的，所述光学元件为光学玻璃，或者与所述多面体相同的双折射晶体。

本发明的有益效果：本发明的一种相位延迟器，通过双折射晶体内分离的一束子光束经多次内反射后与另一子光束再次重合合束出射，产生大的相位延迟；并且利用一个双折射晶体同时实现分光及合光的功能，大大压缩了整个延迟结构的长度，具有尺寸小的优势，利于实现光模块的小型化。

附图说明

图1为现有技术的一种消偏延迟结构；

图2为现有技术的另一种消偏延迟结构；

图3为本发明的实施例一立体示意图；

图4为本发明的实施例一光路示意图（图3的俯视图）；

图5为本发明的实施例二光路示意图；

图6为本发明的实施例三光路示意图；

图7为本发明的实施例四光路示意图；

图8为本发明的单个晶体实施例光路部分的共性示意图；

图9为本发明的实施例五光路示意图；

图10为本发明的实施例六光路示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步说明。