[發(fā)明專利]用于785納米波段熔融石英透射1×3偏振無關分束光柵

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810041642.0
• 申請日: 2008-08-13
• 公開（公告）號: CN101339264A
• 公開（公告）日: 2009-01-07
• 發(fā)明（設計）人: 周常河;馮吉軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: G02B5/18
• 分類號: G02B5/18;G03F7/00
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 張澤純

技術領域

本發(fā)明涉及1×3偏振無關分束器件，特別是一種用于785納米波段的高效率熔融石英透射1×3偏振無關分束光柵。

背景技術

分束器廣泛應用于各種光學系統(tǒng)中，它能把一束入射光分成幾束能量相等的出射光。傳統(tǒng)的基于多層介質膜的分束器能量損失較大，制造過程復雜，成本高。近年來興起的光子晶體作為分束器，也同樣存在著成本高，制造困難等缺點。一些文獻報道了高密度相位光柵作為分束器，但主要是用作1×2分束器件，且是偏振相關的。而傳統(tǒng)的可用作1×3分束器件的達曼光柵分束器，最高理論衍射效率僅有68.74％【在先技術1：C.Zhou，and?L.Liu，Appl.Opt.34，5961-5969(1995)】。而熔融石英是一種非常好的光學材料，它具有從深紫外到遠紅外的寬透射譜，有很高的光學質量，溫度穩(wěn)定性好，激光破壞閾值高。以熔融石英為材料，已經(jīng)設計和制造了低偏振相關損耗、高衍射效率光柵和偏振分束光柵。因此，若用熔融石英來制作1×3偏振無關分束光柵，將是非常合適的。

高密度矩形深刻蝕光柵是利用微電子深刻蝕工藝，在基底上加工出的具有較深槽形的光柵。由于表面刻蝕光柵的刻蝕深度較深，所以衍射性能類似于體光柵，具有體光柵的布拉格衍射效應，這一點與普通的表面淺刻蝕平面光柵完全不同。高密度矩形深刻蝕光柵的衍射理論，不能由簡單的標量光柵衍射方程來解釋，而必須采用矢量形式的麥克斯韋方程并結合邊界條件，通過編碼的計算機程序精確地計算出結果。Moharam等人已給出了嚴格耦合波理論的算法【參見在先技術2：M.G.Moharamet?al.，J.Opt.Soc.Am.A.12，1077(1995)】，可以解決這類高密度光柵的衍射問題。但據(jù)我們所知，目前為止，還沒有人針對常用的785納米波段給出高密度深刻蝕熔融石英高效率透射1×3偏振無關分束光柵。

發(fā)明內容

本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種用于785納米波段的熔融石英透射1×3偏振無關分束光柵，在785納米波段入射光垂直入射到光柵面上時，該光柵可以對TE偏振光和TM偏振光同時實現(xiàn)0級衍射和±1級衍射等效率透射，衍射效率差小于2％，總衍射效率高于97％。

本發(fā)明的技術解決方案如下：

一種用于785納米波段的熔融石英透射1×3偏振無關分束光柵，是一種矩形高密度深刻蝕光柵，光柵的占空比為0.5，該光柵的周期的取值范圍為1064-1072納米、刻蝕深度范圍為2.580-2.602微米。

所述光柵的周期為1068納米，刻蝕深度為2.591微米的技術效果最好。

本發(fā)明的技術效果：

本發(fā)明用于785納米波段的熔融石英透射1×3偏振無關分束光柵由光學全息記錄技術或電子束直寫裝置結合微電子深刻蝕工藝加工而成，工藝成熟，造價小，能大批量生產，具有重要的實用前景。

實驗表明：在785納米波段入射光垂直入射到本發(fā)明光柵面上時，可以使TE偏振光0級衍射和±1級衍射的效率分別為32.47％和32.51％，TM偏振光0級衍射和±1級衍射的效率分別為32.95％和32.97％，總衍射效率均高于97％，對TE和TM偏振光可以同時實現(xiàn)近乎理想的高效率1×3分束。

附圖說明

圖1是本發(fā)明785納米波長的高效率熔融石英透射1×3偏振無關分束光柵的幾何結構。

圖2是本發(fā)明1×3偏振無關分束光柵在不同光柵周期和刻蝕深度下TE偏振光垂直入射的0級衍射和±1級衍射的效率差密度曲線。

圖3是本發(fā)明1×3偏振無關分束光柵在不同光柵周期和刻蝕深度下TM偏振光垂直入射的0級衍射和±1級衍射的效率差密度曲線。

圖4是本發(fā)明1×3偏振無關分束光柵(熔融石英的折射率取1.453596)光柵周期為1068納米，刻蝕深度為2.591微米，占空比為0.5，在785納米波段附近使用，各波長垂直入射到光柵時，TE/TM模式下的0級衍射效率和±1級衍射效率隨入射波長的變化曲線。

圖5是全息光柵記錄光路。圖中7代表氦鎘激光器，8代表快門，9代表分束鏡，10、11、12、13代表反射鏡，14、15代表擴束鏡，16、17代表透鏡，18代表基片。

具體實施方式

下面結合實施例和附圖對本發(fā)明作進一步說明。

本發(fā)明的依據(jù)如下：