新型平行分束偏光镜的设计研究

引言

随着激光应用技术的发展，出现了各种新形式的偏光器件[1-4]，平行分束偏光镜[5-7]便是其中重要一种，它兼有起偏、分束两种功能，一般情况可以把一束人射光分解为振动方向相互垂直、出射方向相互平行的两束平面偏振光。这两束平行出射光的垂直间距称为剪切差〔8〕，它是表征平行分束偏光镜性能的重要参量。参考文献「6」中给出的是一种单一长方体棱镜式的平行分束偏光镜，这里称为常规平行分束偏光镜。该棱镜的剪切差?大小主要由e光在各向异性晶体内的离散角a决定，而一般情况下离散角是一个比较小的角度，因此该棱镜不易得到较大的剪切差。

另外，该棱镜使用最多的晶体材料为比较昂贵的冰洲石，成本较高。为了既节省晶体材料，又实现偏振光的大剪切差输出，作者采用冰洲石晶体与光学玻璃[9-13]组合的方法，给出了一种新型平行分束偏光镜的设计。棱镜的分析与设计该棱镜的主截面结构及其光路如图1所示。棱镜的前后两部分为大小、形状相同冰洲石晶体材料的直角三棱镜，且晶体光轴平行于人射(或出射)端面与切害」面的交线，中间为光学玻璃材料的平行四边形棱镜。三者通过胶合剂组合在一起，形成一个矩形主截面。其中，光学玻璃和胶合剂的折射率一般介于冰洲石晶体中。光和e光折射率之间;为了提高棱镜的抗光损伤阂值，也可采用空气隙的形式胶合，但这样会使透射比有所降低。光线垂直人射，在前后两个胶合面的交点分别为0 , 0'。在人射端的冰洲石晶体内分成共线但折射率不同的。光和e光，这两束光在进人各向同性的光学玻璃后偏折方向不同，会形成一个较小的分束角。图1中，i为人射端胶合面的人射角，θ1, θ2分别为原e光和。光在光学玻璃中的折射角，A,B分别为它们在出射端胶合面的人射点。又因为该棱镜为对称结构，所以，两束出射的平面偏振光在出射端的晶体内必定与原人射光平行。而出射端为冰洲石晶体，这就保证了出射光的消光比[13]。

  首先选择折射率介于冰洲石晶体中。光和。光之间的K9玻璃。对应波长532nm，冰洲石晶体中。光、e光和K9玻璃的折射率分别为no= 1. 66277 , ne=1. 48841 , nb = 1. 51900;对于胶合剂，实验样品选用nd ≈ 1. 530的冷杉树脂胶，可以大大减小胶合面上的反射损失;光学玻璃与胶合剂选定后，棱镜的设计就主要是确定其结构角。为了尽量节省晶体材料，又使棱镜有较大的剪切差，取冰洲石部分的结构角S, =300,则光学玻璃部分的结构角为SZ =6000

2性能分析与测试

    在这里主要研究该棱镜的剪切差、平行度、透射比和消光比。

2.1剪切差