本发明专利技术公开一种非晶体材料双棱镜四分之一波片，具有由非晶体材料的两个八分之一棱镜或两个八分之三棱镜全对称结合组成的双棱镜结构，所述四分之一波片利用P波和S波在全内反射时相位改变不同的原理，出射光束与入射光束同轴。本发明专利技术的同轴四分之一波片成本低，使用方便，不受波长影响，色差很小，且受温度影响小。
【技术实现步骤摘要】
本发 明涉及光学元件领域，尤其涉及一种双棱镜四分之一波片。
技术介绍
四分之一波片(λ/4波片)是一种重要的基础光学元件，常作为偏光器件中的一个重要组成部分，其功能是实现光的偏振态的转换。随着经济和技术的发展，光的偏振特性越来越受到重视。但由于λ/4波片是一种较古老基础的光学元件，所以要实现革新具有相当的难度。λ/4波片有多种，从材料上分类为晶体波片和非晶体波片两种，其中非晶体波片指的是玻璃波片。晶体波片中，由于O光(寻常光)和e光(非寻常光)的折射率不一样，经过晶体后两种光会产生光程差，如图I所示，当光通过厚度为d的晶体，其光程差满足I n0-ne I d= λ /4时，该波片即为λ /4波片，其中η。和分别为ο光和e光的折射率。但由于11。-1的值很大，导致d的值会很小，因此做出来的波片很薄，强度差。所以，一般通过I η。、I d= λ /4+η λ，做多级λ /4波片来解决。而通常情况下η。、同温度和波长有关，多级λ/4波片在温度变化时光程差λ/4+ηλ的变化很大，波片性能受到影响。波长同时变化时其变化就更明显。因此，目前常用的零级λ/4波片如图2所示，是由两个晶体复合而成。当光线进入第一个晶体后如果是ο光，那么进入第二个晶体则变成e光；相反，第一个晶体中的e光进入第二个晶体后则变成ο光。如果复合晶体的厚度满足I(Cl1-Cl2) I = λ /4，则成为零级λ/4波片。晶体波片的好处是入射光线和出射光线同轴，使用起来方便；但是，晶体的11。-~受到波长影响较大，不适用于宽谱光入射的情形。使用玻璃材料设计波片时，运用的是全内反射时的位相改变特性 (I)权利要求1.一种双棱镜四分之一波片，其特征在于，具有由非晶体材料的两个八分之一棱镜或两个八分之三棱镜全对称结合组成的双棱镜结构，所述四分之一波片的出射光束与入射光束同轴。2.如权利要求I所述的双棱镜四分之一波片，其特征在于，所述非晶体材料为玻璃。3.如权利要求2所述的双棱镜四分之一波片，其特征在于，非晶体材料的外面介质为空气， 非晶体材料的相对折射率为na，na > rv其中Iitl是％ =4x(%-φ,)-π!2 R有一个零点时Vn2的值， 所述全对称双棱镜结构的入射角为相对折射率为na时，外=O的点对应的Θ， 其中，4.如权利要求2所述的双棱镜四分之一波片，其特征在于，非晶体材料的外面介质为折射率匹配液， 非晶体材料由折射率匹配液调节后的相对折射率为η。，η。=]^或n。^ rv其中Iici是^ =4x (φρ-φ,)-π/2只有一个零点时的值； 所述全对称双棱镜结构的入射角为相对折射率为η。时，％ = O的点对应的Θ，其中5.如权利要求2所述的双棱镜四分之一波片，其特征在于，非晶体材料的外面介质为折射率匹配液； 非晶体材料由折射率匹配液调节后的相对折射率为nb，nb略大于rv其中Iitl是% =4χ((/^-只有一个零点时的值； 所述全对称双棱镜结构的入射角为n=nb时按照如下方式确定的Θ 四分之一波片允许误差为±Δ^，取 fPq=-^P % = _Δ />对应两个入射角9:和Q2，取入射角0=(0^00/2, 其中6.如权利要求3或4所述的双棱镜四分之一波片，其特征在于，Iitl为I.2185。7.如权利要求5所述的双棱镜四分之一波片，其特征在于，Iitl为I.2185，而nb不大于I. 23。8.如权利要求2所述的双棱镜四分之一波片，其特征在于，非晶体材料的外面介质为空气；非晶体材料的相对折射率为nb'，nb'略大于n0'，其中n0'是φ q =4(φp-φs)-3π/2只有一个零点时的值， 所述全对称双棱镜结构的入射角为n= nb'时按照如下方式确定的θ 四分之一波片允许误差为±Δφ,取 φ'q = -Δφ , φ'q= -Δφ供对应两个入射角θ1和θ2，取入射角θ=(θ1+θ2)/2, 其中，9.如权利要求8所述的双棱镜四分之一波片，其特征在于，非晶体材料的折射率为 1.87853。10.如权利要求I所述的双棱镜四分之一波片，其特征在于，所述四分之一波片的选自以下任一种参数配置 (1)所述全对称双棱镜结构为K9玻璃材料，折射率n=l.51509，入射角θ=42. 16°，玻璃材料的外面介质为空气； (2)所述全对称双棱镜结构为ZF6玻璃材料，折射率n=l.74968，入射角θ=63. 79°，玻璃材料的外面介质为折射率匹配液，折射率n=l.436 ； (3)所述全对称双棱镜结构为H-ZF72玻璃材料，折射率n=l.91327，入射角θ=63. 7°，玻璃材料的外面介质为折射率匹配液，折射率n=l.568 ； (4)所述全对称双棱镜结构为H-ZlaF68玻璃材料，折射率n=l.87853，入射角θ=42. 12°，玻璃材料的外面介质为空气。全文摘要本专利技术公开一种非晶体材料双棱镜四分之一波片，具有由非晶体材料的两个八分之一棱镜或两个八分之三棱镜全对称结合组成的双棱镜结构，所述四分之一波片利用P波和S波在全内反射时相位改变不同的原理，出射光束与入射光束同轴。本专利技术的同轴四分之一波片成本低，使用方便，不受波长影响，色差很小，且受温度影响小。文档编号G02B5/30GK102866448SQ201210334399公开日2013年1月9日 申请日期2012年9月11日 优先权日2012年9月11日专利技术者郭继华, 郭峻, 刘智毅, 石恒, 张怡龙, 张鹏飞 申请人:清华大学深圳研究生院本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种双棱镜四分之一波片，其特征在于,具有由非晶体材料的两个八分之一棱镜或两个八分之三棱镜全对称结合组成的双棱镜结构，所述四分之一波片的出射光束与入射光束同轴。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郭继华，郭峻，刘智毅，石恒，张怡龙，张鹏飞，
申请(专利权)人：清华大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：
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