可调谐宽带相位自补偿延迟器制造技术

一种可调谐宽带相位自补偿延迟器，由两块薄膜型相位延迟片、两个三维光学调整架和旋转平台组成。两块薄膜相位延迟片置于三维光学调整架上通过调节步进电机按要求转动，入射光束分别在两块相位延迟膜片上反射，实现相位自补偿延迟和特定的宽带相位延迟。在宽波段内按要求调节步进电机转动，使得在两块膜片上以不同角度入射，获得稳定的所需相位延迟，可用于飞秒激光加工。本发明专利技术具有结构简单，容易制作，容易调节，通过步进电机的不同转角可以获得相位延迟补偿或产生特定宽带相位延迟。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及相位延迟器，特别是一种可调谐宽带相位自补偿延迟器。
技术介绍
相位是描述光束本征特征的一个重要参数，也是时间和空间的函数。在光的干涉中，相位差扮演着重要的角色，可以得到预想的干涉效果，在光的偏振研究中，相位差更加重要，在相互垂直振动方向上存在不同相位差，可以实现从圆偏振光到线偏振光的逐渐转变。在激光加工中，相位延迟器就显得至关重要，它决定了加工时的精度。因此，在涉及光干涉及偏振态改变的应用中，相位或相位差的控制和补偿就显得比较重要。基于波片和晶体相位延迟器的制作成本较高，只能在单一波长实现单一相位延迟，而且通光口径较小。因此，薄膜相位延迟器的产生能够弥补这些不足，满足使用需要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可调谐宽带相位自补偿延迟器，该装置可在宽波段内改变入射光相位，从而改变入射光偏振态，能够保持相位延迟稳定，也可实现在一定范围内宽带相位延迟的改变。该装置应具有结构简单，精度高，适用于程序驱动控制和手动调节， 以及多用途等特点，可实现自动化调节。本专利技术的技术解决方案如下一种可调谐宽带相位自补偿延迟器，其特点在于包括第一光学调整架、第二光学调整架、第一宽带相位延迟片、第二宽带相位延迟片和调节平台，所述的调节平台由第一步进电机、第二步进电机、固定底板和转动台组成，所述转动台固定在所述的固定底板上，所述的固定底板上设有主步进电机，所述的转动台由所述的主步进电机驱动，所述的第一宽带相位延迟片和第二宽带相位延迟片分别贴设在所述的第一光学调整架和第二光学调整架的镜框内，所述的第一光学调整架和第二光学调整架分别通过所述的第一步进电机和第二步进电机垂直地固定在所述的转动台上。所述的固定底板上还设有手轮，所述的转动台的周边刻有角度线，该固定底板与转动台接触的壁上刻有与所述的转动台的周边角度线相应的对准线。所述的第一宽带相位延迟片和第二宽带相位延迟片是一种具有相同光学性能的金属介质组合膜，在宽波段内具有很高的反射率和稳定的相位延迟，相位延迟随光束的入射角线性变化。所述的第一宽带相位延迟片和第二宽带相位延迟片的形状为长方形或圆形。所述的第一宽带相位延迟片和第二宽带相位延迟片是金属与介质组合反射式宽带相位延迟膜。所述的金属与介质组合反射式宽带相位延迟膜包括( I )对于实现宽带-45 °相位延迟膜片，其膜系为M 0. 7463A 0. 9465(HL)"31. 193(2H)"1 0. 883(HL)"5 0. 8287(HL)"2 0. 7883(H2L)"1 ；( II )对于实现宽带-90 °相位延迟膜片，其膜系为M 0. 8A 2. 26H 0. 953 (HL) "40. 844 (HL) "3 0. 807(H2L) "1,其中M为Ag膜，厚度为lOOnm，折射率为0. 234-7. 214i(1064nm)，H为四分之一控制波长厚度的Ta2O5，折射率为2. 04(1064nm)，L为四分之一控制波长厚度的SiO2,折射率为1. 45(1064nm)，A为四分之一控制波长厚度的Al2O3，折射率为1. 588 (1064nm)，控制波长为 1064nm。本专利技术的基本原理是，光束以一定入射角入射到第一个相位延迟片上，反射到第二个相位延迟片上，从第二个相位延迟片上反射后，总的相位延迟量为两次反射相位延迟量的累加，总的反射率为两次反射率之积。根据相位延迟随着入射角发生线性变化，可以按要求调节两个相位延迟片的相对位置，实现相位自补偿延迟，使得总的反射相位延迟稳定。 此外，保持两相位延迟片的相对位置不变，调节主步进电机驱动所述的转动台可以实现相位延迟在一定相位延迟范围内单调变化，从而实现宽波带的相位延迟。本专利技术的技术成果1、本专利技术利用的光学薄膜为Ag膜和介质的组合膜，利用Ag的高反射率和稳定的相位延迟特性，采用较少膜层数的介质膜就可以实现所需的宽带相位延迟量。2、本专利技术利用反射相位延迟随入射角度发生线性变化的关系，可以按要求调节两块相位延迟片的相对位置和转动台位置，实现相位自补偿延迟或一定范围内相位延迟单调变化。3、本专利技术的核心元件为金属与介质组合高反射相位延迟膜，两次反射后，反射率依然很高，抗激光损伤阈值高，在飞秒激光加工中有广泛应用。4、本专利技术中的转动台和光学调整架的角度分辨率决定了相位延迟控制精度，因此可根据实际情况设计旋转传动比，使相位控制精度与使用条件匹配，灵活性高。5、本专利技术中的角度控制是通过三个步进电机控制的，可以手动控制也可以接入自动控制闭环中，实现自动化控制。总之，本专利技术是一种简便又精确的相位自补偿延迟器。利用金属与介质组合宽带高反相位延迟膜作为核心膜片，按照一定要求调节两个相位延迟片的相对位置和转动台位置，从而产生稳定的相位延迟量，或者在一定相位延迟范围内实现相位延迟单调变化。该具有结构简单，精确度高，操作简便，多用途的特点。附图说明图1本专利技术中相位自补偿延迟器的结构图。图2本专利技术的简化光路图。图3本专利技术实例中相位延迟为315°的膜片的反射率和相位延迟特性图。图4本专利技术实例中相位自补偿延迟为-90°的反射率和相位延迟特性图。图5本专利技术实例中相位延迟为270°的膜片的反射率和相位延迟特性图。图6本专利技术实例中相位自补偿延迟为180°的反射率和相位延迟特性图。图7本专利技术实例中反射率和相位延迟随入射角度的变化关系曲线具体实施例方式下面结合实例和附图对本专利技术作进一步说明，但不应以此限制本专利技术保护范围。先请参阅图1，图1是本专利技术可调谐相位自补偿延迟器的结构示意图，由图可见， 本专利技术可调谐宽带相位自补偿延迟器，包括第一光学调整架1、第二光学调整架2、第一宽带相位延迟片4、第二宽带相位延迟片3和调节平台，所述的调节平台由第一步进电机5、第二步进电机6、固定底板7和转动台8组成，所述转动台8固定在所述的固定底板7上，所述的固定底板7上设有主步进电机10，所述的转动台8由主步进电机10驱动，所述的第一宽带相位延迟片4和第二宽带相位延迟片3分别贴设在所述的第一光学调整架1和第二光学调整架2的镜框内，所述的第一光学调整架1和第二光学调整架2分别通过所述的第一步进电机5和第二步进电机6垂直地固定在所述的转动台8上。所述的固定底板7上还设有手轮9和主步进电机10，以驱动转动台8转动，所述的转动台8的周边刻有角度线，该固定底板7与转动台8接触的壁上刻有对准线，旋转台转动范围是360度。所述的第一光学调整架1和第二光学调整架2是常用的普通光学调整架，由基准板和镜片框构成，基准板和镜片框之间由弹簧连接。所述的第一宽带相位延迟片4和第二宽带相位延迟片3是一种具有相同光学性能的金属介质组合膜，在宽带内具有很高的反射率，在宽带内实现恒定的相位延迟量，相位延迟量随光束的入射角呈线性变化。其简化光路请参阅图2，入射到第一相位延迟片4的入射角为α，经反射后，入射到第二相位延迟片3 的入射角为β，入射到第一相位延迟片4上的光束为Li，经第一相位延迟片4反射后入射到第二相位延迟片3的光束为L2，从第二相位延迟片3出射的光束为L3。下面首先以实现-90°的宽带相位延迟，将入射光由线偏光转变成圆偏光为例来说明。实现-90°的宽带相位延迟，需要利用两块相同的相位延迟片。对于单个相位延迟片，请参阅图3，在入射角为45°，波段本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种可调谐宽带相位自补偿延迟器，其特征在于包括第一光学调整架（１）、第二光学调整架（２）、第一宽带相位延迟片（４）、第二宽带相位延迟片（３）和调节平台，所述的调节平台由第一步进电机（５）、第二步进电机（６）、固定底板（７）和转动台（８）组成，所述转动台（８）固定在所述的固定底板（７）上，所述的固定底板（７）上设有主步进电机（１０），所述的转动台（８）由主步进电机（１０）驱动，所述的第一宽带相位延迟片（４）和第二宽带相位延迟片（３）分别贴设在所述的第一光学调整架（１）和第二光学调整架（２）的镜框内，所述的第一光学调整架（１）和第二光学调整架（２）分别通过所述的第一步进电机（５）和第二步进电机（６）垂直地固定在所述的转动台（８）上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李星，李小芸，黄建兵，魏朝阳，朱亚丹，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：31