[发明专利]一种玻璃与冰洲石组合的类萨那芒特棱镜

说明书

技术领域

本发明属于光学元件的结构设计和材料选用领域，特别涉及一种玻璃与冰洲石组合的偏振棱镜。

背景技术

随着偏振光学的发展，尤其是偏振检测技术的迅速发展，偏振棱镜一直是人们关注的对象，它是光路起偏、检偏的核心器件。目前一般采用冰洲石晶体制作偏振棱镜，但是天然的光学级冰洲石晶体资源日渐枯竭，寻找替代晶体或改进设计降低单只棱镜中冰洲石材料的消耗就成为研究热点。

发明内容

本发明的目的在于通过新的棱镜设计，采用玻璃与冰洲石组合的方法，设计一种组合的类萨那芒特棱镜，降低50%的冰洲石材料消耗，同时具备萨那芒特棱镜的偏振功能，而且实现萨那芒特棱镜所不具备的双向使用的功能。

本发明采用的H-QK3L玻璃是一种常见光学窗口材料，H-QK3L为光学领域对该玻璃的公认编号，作为一种光学玻璃，具备尺寸大、价格低的特点，其光学透过范围为290nm~2400nm，覆盖冰洲石晶体的透过范围，其关键技术是折射率色散曲线与冰洲石非常光的主折射率色散曲线近乎完美的重合，如图1所示；在与冰洲石组合时，通过结构设计，可以使非常光近乎无折变的从冰洲石晶体进入玻璃或从玻璃进入冰洲石；另一个关键技术是通过结构设计，可以使组合棱镜具备双向使用的功能。

本发明采用的技术方案为两块直角棱镜通过空气隙、光胶或者树脂胶胶合在一起，如图2所示，形成长方体结构：所述的两直角棱镜材质本别是H-QK3L玻璃和冰洲石晶体；所述的H-QK3L玻璃为光学玻璃；所述的冰洲石晶体为天然光学级冰洲石晶体；所述的两直角棱镜的通光面均为一个直角面和一个斜面；所述的两直角棱镜，通光面间的结构角相同；所述的冰洲石直角棱镜中光轴的方向平行于通光斜面和两直角面；所述的组合棱镜具备双向使用的功能。

现有的萨那芒特棱镜结构如图3所示，由两块冰洲石直角棱镜组成；本发明设计的玻璃与冰洲石组合的类萨那芒特棱镜比同规格的现有的萨那芒特棱镜减少50%的冰洲石材料使用量，同时H-QK3L玻璃价格远比冰洲石低廉，可以降低制造成本。

本发明设计的玻璃与冰洲石组合的类萨那芒特棱镜，采用的H-QK3L玻璃透光范围覆盖冰洲石晶体透光范围，因此该组合棱镜可以完全覆盖冰洲石萨那芒特棱镜的透光范围。

冰洲石光轴面的抛光较其他面的抛光困难，冰洲石光轴面在抛光时很容易出现解理，裂出小的四面体，即业内俗称的“掉肉”现象，导致抛光表面出现麻点和划痕，影响表面抛光质量；常规冰洲石萨那芒特棱镜为两块冰洲石直角棱镜组合，如图3所示，其中一块冰洲石直角棱镜的直角通光面即为光轴端面，导致其抛光难度比较高；本发明设计的玻璃与冰洲石组合的类萨那芒特棱镜，用直角H-QK3L玻璃代替了该直角冰洲石棱镜，避免了对冰洲石晶体光轴面的抛光，因此本发明设计的组合棱镜可以降低抛光工艺难度。

常规冰洲石萨那芒特棱镜为单向使用，如图3所示，即光线只能从固定的光轴端面入射，从另一端出射；当光线反向入射时，因为光轴平行于光路，存在锥光干涉，消光比低，无法使用；本发明设计的玻璃与冰洲石组合的类萨那芒特棱镜，光既可以从玻璃一端入射，从冰洲石一端出射，也可以从冰洲石一端入射，从玻璃一端出射，不存在锥光干涉的问题，如图4所示，具备双向使用的功能，这是萨那芒特棱镜所不能实现的。

本发明的有益效果是：棱镜制作成本低，抛光工艺难度低，光路分束功能与萨那芒特棱镜相同，而且可双向使用。

附图说明：

图1为本发明采用的H-QK3L玻璃的折射率色散曲线与冰洲石非常光主折射率色散曲线图，其中n_g为H-QK3L玻璃的折射率，n_e为冰洲石非常光的主折射率；

图2为本发明的玻璃与冰洲石组合的类萨那芒特棱镜结构示意图，其中圆点表示方向垂直于纸面；

图3为现有的冰洲石萨那芒特棱镜结构示意图，其中圆点表示方向垂直于纸面；

图4为本发明的玻璃与冰洲石组合的类萨那芒特棱镜结构反向使用示意图。

具体实施方式

实施例一：如图2所示，组成偏振棱镜的两直角棱镜结构相同，材质分别是H-QK3L玻璃和冰洲石，冰洲石光轴方向平行于通光斜面和两直角面，通光斜面与通光直角面间的结构角为50︒，取入射光波长为643.8nm，此时，H-QK3L光学玻璃的折射率为1.48569，冰洲石晶体的非常光主折射率为1.48490，寻常光主折射率为1.65504，此时棱镜的分束角为10.9︒；将棱镜反向使用，如图4所示，此时棱镜的分束角为12.8︒。

实施例二：如图4所示，组成偏振棱镜的两直角棱镜结构相同，材质分别是H-QK3L玻璃和冰洲石，冰洲石光轴方向平行于通光斜面和两直角面，通光斜面与通光直角面间的结构角为45︒，取入射光波长为643.8nm，此时，H-QK3L光学玻璃的折射率为1.48569，冰洲石晶体的非常光主折射率为1.48490，寻常光主折射率为1.65504，此时棱镜的分束角为9.3︒；将棱镜反向使用，如图4所示，此时棱镜的分束角为10.4︒。