[實用新型]用于785納米波段熔融石英透射1×3偏振無關(guān)分束光柵

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200820151906.3
• 申請日: 2008-08-13
• 公開（公告）號: CN201242598Y
• 公開（公告）日: 2009-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周常河;馮吉軍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海光學(xué)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(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及1×3偏振無關(guān)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(guān)分束光柵。

背景技術(shù)

分束器廣泛應(yīng)用于各種光學(xué)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(zhì)膜的分束器能量損失較大，制造過程復(fù)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(guān)的。而傳統(tǒng)的可用作1×3分束器件的達(dá)曼光柵分束器，最高理論衍射效率僅有68.74％【在先技術(shù)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(xué)材料，它具有從深紫外到遠(yuǎn)紅外的寬透射譜，有很高的光學(xué)質(zhì)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(shè)計和制造了低偏振相關(guān)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(guān)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(yīng)，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(biāo)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(jié)合邊界條件，通過編碼的計算機程序精確地計算出結(jié)果。Moharam等人已給出了嚴(yán)格耦合波理論的算法【參見在先技術(shù)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(guān)分束光柵。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型要解決的技術(shù)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(guān)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％。

本實用新型的技術(shù)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(guān)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(shù)效果最好。

本實用新型的技術(shù)效果：

本實用新型用于785納米波段的熔融石英透射1×3偏振無關(guān)分束光柵由光學(xué)全息記錄技術(shù)或電子束直寫裝置結(jié)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(chǎn)，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實用新型光柵面上時，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是本實用新型785納米波長的高效率熔融石英透射1×3偏振無關(guān)分束光柵的幾何結(jié)構(gòu)。

圖2是本實用新型1×3偏振無關(guān)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是本實用新型1×3偏振無關(guān)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是本實用新型1×3偏振無關(guān)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(jié)合實施例和附圖對本實用新型作進一步說明。

本實用新型的依據(jù)如下：