[发明专利]一种可调的横向错位激光分束/合束器

说明书

本发明公开了一种可调的横向错位激光分/合束器，属于光学元器件与光学仪器领域。该分束/合束器可以实现单色或宽带光横向错位的两路相同或垂直偏振取向的线偏振光平行出射分束，或实现两路相同或垂直偏振取向且横向错位的线偏振平行光束的相干合束。该分束/合束器的两路光路的能量比可以实现任意调节，且两光路之间的相位延迟可以任意调节。此外，两光路之间的横向错位距离也可以在一定范围内任意调节。这种灵活可调的光学分束/合束器在光学相干检测、光学全息、复杂偏振光场控制等方面具有重要的实用价值。

技术领域

本发明涉及一种新型光学分束/合束器件，特别是一种可调的横向错位激光分束/合束器，属于光学元件与光学仪器技术领域。

背景技术

光学分束器是一种重要的基础光学元器件。光学分束器一般是通过在玻璃基底界面镀有特殊设计的膜层，从而实现部分光能反射，部分光能透射。一般光学分束器如典型的立体分光棱镜其分束之后的两束光传播方向相互垂直，且其分束比固定不可调。此外，通过亚波长人工微结构也能够实现偏振无关或偏振分束，其分束之后两束光成一定的夹角。其中，典型的结构是采用亚波长光栅在利特罗条件下能够实现极高效率的1×2分束，然而，这种结构一般是利用其0级和-1级，因而对于宽带光来讲其0级没有色散而-1级有强烈色散，因而难以实现宽带1×2分束。此外，这种分束器其结构固定，其分束比也是固定。

光学分束/合束是很多光学技术的基础与核心技术，包括光学全息、光学相干测量/检测、复杂偏振光场产生与调控等。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是：一般偏振无关光学分束器只能实现特定能量比的光学分束，而偏振分束器结合1/2波片虽然能分束比调节，但其分束光路相互垂直，且偏振态相互正交。本发明提供一种可调的横向错位光学分束/合束器，能够实现同时出射的分束光束具有一定横向错位的两路具有相同或垂直偏振的平行光束，一方面两路分束比可任意调节，另一方面横向错位的位移量也可以在一定范围内任意调节。

本发明的技术解决方案如下：

一种可调的横向错位激光分/合束器，其特征在于，包括1/2波片、光学棱镜粘合体、1/4波片和回光元件；

所述的光学棱镜粘合体包括第一直角棱镜和梯形棱镜，所述第一直角棱镜的斜面与两个直角面夹角均为45度；所述梯形棱镜的两个斜面与底面夹角均为45度，与顶面夹角均为135度；所述第一直角棱镜的斜面与梯形棱镜一个斜面之间镀有偏振分束膜层，并通过这两个面粘合而成所述的光学棱镜粘合体；

或者，所述的光学棱镜粘合体包括第一直角棱镜和第二直角棱镜，所述第一直角棱镜的斜面与两个直角面夹角均为45度；所述第二直角棱镜的两个直角面与斜面夹角均为45度；所述的第一直角棱镜的斜面与第二直角棱镜一个直角面之间镀有偏振分束膜层，并通过这两个面粘合而成所述的光学棱镜粘合体；

所述的光学棱镜粘合体的特点在于偏振分束膜层所在的面与第二直角棱镜的另一个直角面或梯形棱镜的另外一个斜面垂直，从而实现偏振分束后的垂直偏振分量与水平偏振分量两路光平行传播且方向相反，且两路光横向有一定的错位距离；

任意偏振方向的线偏振的激光经1/2波片入射到光学棱镜粘合体，其中水平偏振分量透过偏振分束膜层进入第二直角棱镜或者梯形棱镜，并反射形成第一束分束光，垂直偏振分量经振分束膜层反射后，经所述的1/4波片射入回光元件，经该回光元件反射后，沿入射光路平行方向返回，再次经过1/4波片然后依次第一直角棱镜、偏振分束膜层、第二直角棱镜直角面和斜面或者梯形棱镜斜面和底面出射，形成第二束分束光；