[发明专利]一种高效率偏振纯化装置

说明书

技术领域

本发明涉及偏振转换装置的技术领域，具体涉及一种高效率偏振纯化装置，其为高偏振度、高偏振纯度、高转换效率的偏振转换装置。

背景技术

波片堆是由一组平行平面玻璃片叠加在一起构成的，当波片堆表面法线与水平方向构成布儒斯特角，自然光水平入射并通过波片堆时，透过波片堆的折射光连续不断的以相同的状态入射和折射，每通过一次界面，都从折射光中反射掉一部分垂直于纸面振动的分量（S分量），最后使通过波片堆的透射光接近平行入射面的线偏振光(P分量)。平行入射面振动的光分量通过波片堆时没有反射损耗，而垂直纸面振动的光分量将产生高达15%的反射损耗即反射光能量没有被利用起来，导致通过波片堆以后的透射光能量较低，并且如果要获得高偏振度就必须增加波片数，导致成本较高。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的不足和缺陷，提供一种包含一倾斜放置的波片堆、一个四分之一波片及两个反射镜的装置，充分利用反射光以提高总偏振度和能量利用率。

本发明采用的技术方案为：一种高效率偏振纯化装置，所述纯化装置由波片堆、四分之一波片、第一反射镜和第二反射镜组成，波片堆表面法线方向与水平方向成布儒斯特角，四分之一波片和第一反射镜垂直反射光方向放置，反射S偏振光依次经过四分之一波片、第一反射镜和四分之一波片，将S偏振光转换成P偏振光，在反射光经过波片堆后的透射光方向的边缘处，垂直波片堆放置第二反射镜。

其中，四分之一波片和第一反射镜的位置可根据装调需要，在垂直反射光方向平行移动。

其中，四分之一波片与第一反射镜尺寸JK、第二反射镜的尺寸AH相等且都大于等于光束直径D，即JK＝AH≥D。

其中，波片堆采用的是熔石英，或者采用CaF₂、MgF₂、K9紫外可透的光学材料。

其中，各尺寸确定关系：L与θ、d、D有关，即波片堆的长度L是由波片堆材料n₂、波片堆总厚度d及光束直径D确定的，根据对偏振度的具体要求可以确定所需波片数N，由波片堆总厚度d和波片数N可以确定出每一块波片的厚度

本发明的原理在于：

波片堆表面法线与水平方向成布儒斯特角，平行光入射波片堆时，反射S偏振光，透射P偏振光。四分之一波片垂直于S反射光方向放置，使得S偏振光垂直照射四分之一波片，S偏振光经四分之一波片变为右旋圆偏振光。平行四分之一波片放置一反射镜，将四分之一波片后的右旋圆偏振光反射为左旋圆偏振光，此左旋圆偏振光垂直经过四分之一波片变为P偏振光。S偏振光经过四分之一波片和反射镜后转换成P偏振光，沿原反射方向以布儒斯特角入射波片堆。在反射光经过波片堆后的透射光方向的边缘处放置一垂直于波片堆的反射镜，反射后的光正好沿着水平方向。整个装置简单易于实现，且转换效率高。

本发明与现有技术相比的优点在于：

1）本发明的偏振纯化装置仅利用四个元件，过程中的吸收损耗很少，获得高偏振度、高偏振纯度、高能量利用率的单方向线偏振光。

2）本发明的偏振纯化装置不仅可以应用于偏振照明系统中的偏振纯化，也可以用于外腔式气体激光器中。

3）本发明的偏振纯化装置不仅有效利用了反射光的能量，而且巧妙使之经过波片堆，达到能量增强效果。

附图说明

图1是高效偏振纯化装置的主结构图；

图2是S偏振光转换成P偏振光的原理图；

图3是光在波片堆内部的折反射示意图；

图4是透射光偏振度、总反射光偏振度及总偏振度随波片数变化曲线图；

图5是确定具体元件尺寸、光束直径及波片厚度的边缘光线传播示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地描述。