[发明专利]一种半反半透型偏振分束光栅

说明书

本发明公开了一种半反半透型偏振分束光栅，该光栅的归一化周期Λ/λ与入射角θ满足如下关系，其中，θ为入射角，λ为波长，Λ为周期，n₁为基底材料折射率，n₂为空气折射率；该光栅的TE波能量分配在反射零级衍射级次上，TM波能量分配在透射零级衍射级次上，入射波由光密介质入射到光疏介质，即n₁>n₂，且透射+1级衍射处于倏逝临界位置，即θ_t,+1=90°；与现有的复杂制作工艺相比，半反半透型偏振分束光栅可以一次刻蚀制成，具有更好的光栅层稳定性；并且该光栅使TE波与TM波分量分别位于不同衍射级次，实现了高消光比的偏振光分束与极高的光能利用率。

技术领域

本发明属于光学元件技术领域，具体涉及一种半反半透型偏振分束光栅。

背景技术

一维亚波长光栅结构由于具有沿单一方向的周期沟槽或折射率更替，因此对于TE波与TM波具有不同的衍射效应，这种衍射能量的重新分布特性使它能够成为一种偏振元件。

目前，亚波长光栅主要基于导模共振原理实现偏振光分束，这就需要构建波导层并使其等效折射率大于基底层与覆盖层，通常通过制备折射率周期变换的介质层或独立膜层来实现，其制作过程相对复杂，并且制作过程出现细微问题都将影响光栅层的稳定性及很难实现高消光比的偏振分束等问题。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种半反半透型偏振分束光栅，更好地实现了高消光比的偏振分束及极高的光能利用率，并且简化复杂制作工艺，同时也提高了光栅层的稳定性

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种半反半透型偏振分束光栅，该光栅的归一化周期Λ/λ与入射角θ满足如下关系

，其中，θ为入射角，λ为波长，Λ为周期，n₁为基底材料折射率，n₂为空气折射率；

该光栅的TE波能量分配在反射零级衍射级次上，TM波能量分配在透射零级衍射级次上，入射波由光密介质入射到光疏介质，即n₁>n₂，且透射+1级衍射处于倏逝临界位置，即θ_t,+1=90°。

所述的一种半反半透型偏振分束光栅，其光栅以硅为基底材料，当中红外波长λ为=3～5μm，入射角θ=22～26°范围时，周期Λ为=1.97～2.14μm，占空比f=0.60～0.62，蚀刻深度h=2.2～2.4μm。

所述的一种半反半透型偏振分束光栅，当中红外波长λ为=4μm，入射角θ=23.84°时，周期Λ为=2.121μm，占空比f=0.609，蚀刻深度h=2.217μm。