消偏振反射镜制造技术

本实用新型专利技术公开了一种消偏振反射镜，包括安装在光路上的由至少一面起偏反射镜和至少一面补偿反射镜的镜组，起偏入射平面和补偿入射平面相互垂直，镜组中所有起偏反射镜的ｓ波和ｐ波反射率比的乘积与所有补偿反射镜的ｓ波与ｐ波反射率比的乘积相等；在光路中，镜组可以单组设置也可以多组设置。本实用新型专利技术可以方便、有效地消除镜面反射带来的偏振问题。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

消偏振反射镜
本技术涉及一种光学测量或光学仪器，尤其涉及一种能有效消除镜面反射带 来的偏振问题的反射镜组。
技术介绍
以一定角度入射的镜面反射会使反射光的偏振状态相对入射光发生改变，且其总 反射率会因入射光偏振状态不同而不同。如图1所示为一束自然光发射镜面反射后产生 偏振的示意图。以入射光和反射镜的法线所组成的平面为入射平面。任意一束入射光可以分解为 垂直于光线传播方向的两个振动方向互相垂直的偏振光，记为s波和p波，其中s波的振动方向垂直于入射平面，而p波的振动方向为平行于入射平面。在光线发生镜面反射后，反射光的光强由下式表示由于通常p波和s波的反射率不相等，如图2所示，会导致反射光发生一定的附 加偏振，即如原来入射光为自然光的，反射光变成了部分偏振光，如原来入射光为偏振 光的，反射光的偏振状态会发生改变。而且，随着入射角度的不同，p波和s波的反射 率之间的差值也会发生变化，反射光的附加偏振程度会随着入射角度的变化而变化。在一定角度下，以反射光线与入射光线光强的比值为反射镜组该光线的总反射率。 由于自然入射光的p波和s波的光强均为总光强的1/2，在发生镜面反射后，反射镜组 自然光的总反射率可表示p波和s波反射率的算术平均值。而对于偏振的入射光，反射 镜的总反射率与偏振程度有关，表达要更为复杂。因此在某一入射角度下，反射镜的总 反射率会因入射光的偏振状态而发生改变，即反射镜的总反射率对入射光的偏振状态有 着强烈的依赖性，当入射角度较大时这种依赖会变得十分明显，以致它在精密光学测量 等领域成为 一项无法消除的原理性测量误差。由图2还可知，发生在介质表面的反射与金属表面的反射虽然都会使反射光束产 生一定的偏振，但二者又有所区别。金属表面的平均反射率一般高于介质表面的平均反 射率，而且随着金属材质的不同，平均反射率以及p波和s波的反射率差值也各不相同。反射镜是非常重要的光学器件，广泛使用于各个光学领域。虽然偏振是很多光学 领域中不容忽略的问题，但长期以来并没有较为方便、经济、有效的方法去解决这一问页题，使得光线的总反射率不依赖于偏振，而且使镜面反射不给反射光带来附加偏振。对反射镜表面镀膜是目前反射镜消偏的常用方法，然而这种方法一方面成本较高， 另一方面该方法只能在一定程度上减少上述镜面反射带来的偏振问题，镀膜后的反射镜 组p波和S波的反射率差值依然存在，同时镀膜消偏所适用的光谱波段较窄，而且对入 射角度有所限制，不能随意调整光线的入射角度，否则消偏效果将受到影响。
技术实现思路
本技术旨在提供一种消偏振反射镜，以方便、有效地消除镜面反射带来的偏 振问题，消偏振反射镜的反射率对入射光的偏振不敏感，并且经过消偏振反射镜后的反 射光仍保持入射前的偏振状态。本技术是通过下述技术方案实现的一种消偏振反射镜，其特征在于在光路中包括一面以上含一面起偏反射镜和一面 以上含一面补偿反射镜组成的一组或多组镜组，每组镜组中起偏反射镜的起偏入射平面 和补偿反射镜的补偿入射平面相互垂直，所有镜组中起偏反射镜的S波和p波反射率比 的乘积与所有补偿反射镜的S波与p波反射率比的乘积相等。消偏振反射镜镜组中，任意一光强为I的入射光可以分解为垂直于第一面起偏反 射镜入射平面的p波和S波，其光强分别为Ip和Is，艮P:/二力仏 (1)相应的p波和S波的振幅分别为Ap和As ,入射光经过第一面起偏反射镜后的振幅为乙=; (《)+厶化(《)(2) 其中A^(《)为第一起偏反射镜在入射角为、时的p波反射率，A,(《)为第一起 偏反射镜在入射角为0i是的s波反射率。下文中出现的A/《)^^A,(《)与式(2)中所 表示的意义相同。经过第一起偏反射镜后p波和s波的振幅分别为^^/^7^y和4V^^y ，以0p(l)和0,(l)分别表示第一起偏反射镜分别给Ap和As带来的衰减系数，则经过第一 起偏反射镜后的p波和s波可表示为^Op(l)和<0S(1)。第一面起偏反射镜的反射光再经过镜组中的第二面反射镜，第二面反射镜可能是起偏反射镜或者补偿反射镜，但无论是起偏反射镜或者补偿反射镜，经过第二面反射镜 后，第一起偏反射镜的P波和s波的振幅Ap和As分别衰减为<formula>formula see original document page 5</formula>其中A/《)为第二面反射镜在入射角为e 2时的平行于第二面反射镜入射平面的p波 的反射率，A,(《)第二面反射镜在ei入射角为0 2时的垂直于第二反射镜入射平面的s 波的反射率。e2是第一起偏反射镜的入射平面和第二反射镜的入射平面之间的夹角。由式(3)， 为Ap经过第二面反射镜后的衰减系数，记为 p(2);由式(4)， 为As经过第二面反射镜后的衰减系 数，即为0,(2)，若消偏振反射镜镜组中共有m+n面反射镜，则经过这些反射镜后，第 一起偏反射镜的P波和s波的振幅Ap和As分别衰减为<formula>formula see original document page 5</formula>其中 //)和0力)为第i面反射镜分别给Ap和As带来的衰减系数。 如果式(5)和式(6)满足<formula>formula see original document page 5</formula>(7)则可认为消偏振反射镜镜组没有给反射光带来附加偏振，并且最终的反射光的光 强与入射光的偏振状态无关。而本技术中，使镜组中起偏反射镜的起偏入射平面和补偿反射镜的补偿入射 平面相互垂直，镜组中所有起偏反射镜的s波和p波反射率比的乘积与所有补偿反射镜 的s波与p波反射率比的乘积相等的条件是使式(7)成立的若干解中的一个，通过本条件，而入射平面之间夹角^在式(5)和式(6)中可转变为1或0，而式(5)Ap的系数最后可化为镜组中m面起偏反射镜的p波的反射率平方根和n面补偿反射镜的s波的反射率 平方根的乘积，式(6)As的系数最后可化为镜组中m面起偏反射镜的s波的反射率平方 根和n面补偿反射镜的p波的反射率平方根的乘积，由于m面起偏反射镜的s波和p波反射率比的乘积与n面补偿反射镜的s波与p波反射率比的乘积相等，因此可使式(7) 成立，即经过消偏振反射镜镜组没有给反射光带来附加偏振，并且最终的反射光的光强 与入射光的偏振状态无关。本技术可以通过以下技术方案进一步加以限定作为一种特例，当镜组中的起偏反射镜和补偿反射镜都各只有一面时，起偏入射 平面和补偿入射平面相互垂直，若起偏反射镜和补偿反射镜的光学性能相同(即两面反射镜在任意入射角度下的s波和p波的反射率相同)，则起偏反射镜的光线入射角和消偏反射镜的光线入射角相等。现以各一面起偏反射镜和补偿反射镜组成消偏振反射镜镜组为例具体说明，设镜 组中的起偏反射镜的反射光是补偿反射镜的入射光。入射光以6t角入射起偏反射镜后，反射光的强度厶。为7呵",/V(《)+ V/V(《) (8) 其中，/V(《)为起偏反射镜在入射角为9i时的P波反射率，/^(《)为起偏反射镜在入射角为「时的s波反射率。下文中出现的 (《)和 (《)与式(8)中所表示的 意义相同。由于起偏入射平面与补本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种消偏振反射镜，其特征在于：在光路中包括一面或一面以上起偏反射镜和一面或一面以上补偿反射镜组成的镜组，镜组中起偏反射镜的起偏入射平面和补偿反射镜的补偿入射平面相互垂直，所有起偏反射镜的ｓ波反射率的乘积和ｐ波反射率的乘积之比与所有补偿反射镜的ｓ波反射率的乘积与ｐ波反射率的乘积之比相等。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：潘建根，
申请(专利权)人：杭州远方光电信息有限公司，
类型：实用新型
国别省市：86[]