[發(fā)明專利]基于α-BaTeMo2O9 晶體的偏振棱鏡

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310289259.8
• 申請(qǐng)日: 2013-07-10
• 公開（公告）號(hào): CN103345014A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陶緒堂;高澤亮;吳倩;張俊杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): G02B5/30
• 分類號(hào): G02B5/30;G02B27/28;G02B1/08
• 代理公司: 濟(jì)南金迪知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37219
• 代理人: 寧欽亮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種應(yīng)用α-BaTeMo₂O₉晶體的偏振棱鏡，屬于偏振棱鏡技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

利用光在晶體中的雙折射現(xiàn)象，將晶體制成各種棱鏡，可以獲得線偏振光，這種棱鏡稱為偏振棱鏡。偏振棱鏡是各種光學(xué)實(shí)驗(yàn)中一種重要的器件。較大的雙折射是實(shí)現(xiàn)高消光比、寬波段應(yīng)用的偏振棱鏡的基本要求。對(duì)于單軸晶體，棱鏡中所用的雙折射為晶體中兩個(gè)折射率之差，即主軸折射率之差為棱鏡中有效的雙折射。對(duì)于雙軸晶，當(dāng)光正入射到晶體時(shí)，過(guò)折射率橢球坐標(biāo)原點(diǎn)與波失垂直的截面為橢圓。橢圓的長(zhǎng)軸和短軸分別為兩束偏振光的折射率。沿晶體折射率主軸n_y入射，將獲得最大的雙折射（n_z-n_x）。

目前，廣泛應(yīng)用于制作偏振棱鏡的材料主要為不可再生的方解石晶體，α-BBO晶體以及YVO₄等單軸晶晶體。所涉及的棱鏡包括格蘭-泰勒棱鏡，格蘭-激光棱鏡，格蘭-湯普森棱鏡，布儒斯特偏振棱鏡，渥拉斯頓棱鏡，洛匈棱鏡等。其中以方解石為基質(zhì)的棱鏡歷史悠久，而且質(zhì)量最高。但是方解石為天然不可再生資源，資源越來(lái)越少，因此價(jià)格較高。此外，方解石還存在以下問(wèn)題：1）難以獲得尺寸足夠大并且適用于光學(xué)應(yīng)用的方解石晶體；2）由于解離性很強(qiáng)，加工過(guò)程中容易出現(xiàn)廢品；3）莫氏硬度為3，不易拋光；4）方解石是菱面體，八個(gè)頂角中只有兩個(gè)頂角的三個(gè)面都是鈍角，其光軸平行于這兩個(gè)頂角的等分線。因此，制作偏振棱鏡時(shí)，晶體的利用率較低。

尋找雙折射較大，物理化學(xué)性能優(yōu)異棱鏡基質(zhì)材料，特別是目前較少研究雙軸晶體設(shè)計(jì)、制作高質(zhì)量的棱鏡是棱鏡研究的一個(gè)重要的方向。

α-BaTeMo₂O₉晶體是一種新型功能晶體，晶體結(jié)構(gòu)研究表明，此化合物屬于雙軸晶，正交晶系，mm2點(diǎn)群。晶體透光范圍為0.38-5.53μm，晶體顯示出較大的雙折射（0.4μm波長(zhǎng)時(shí)，n_z-n_x>0.32）。α-BaTeMo₂O₉晶體具有容易生長(zhǎng)大尺寸、高質(zhì)量單晶，不潮解，不解理，硬度適中，光損傷閾值較大等優(yōu)異的物理化學(xué)性能。因此，α-BaTeMo₂O₉晶體是一種潛在的棱鏡基質(zhì)材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有偏振棱鏡存在的晶體利用率較低的問(wèn)題，提供一種晶體利用率高的基于α-BaTeMo₂O₉晶體的偏振棱鏡。

本發(fā)明的基于α-BaTeMo₂O₉晶體的偏振棱鏡，采用以下技術(shù)解決方案：

該偏振棱鏡，包括兩塊α-BaTeMo₂O₉晶體棱鏡，每個(gè)棱鏡的頂角為28°，入射光方向沿晶體結(jié)晶學(xué)c軸（折射率主軸n_y），光軸方向垂直于棱鏡的直角面，兩塊棱鏡沿斜面通過(guò)空氣層連接在一起。

上述α-BaTeMo₂O₉晶體偏振棱鏡的設(shè)計(jì)原理如下：

一束光入射到具有雙折射的晶體后，光束一般會(huì)被分為兩束。若入射光在晶體的主截面內(nèi)，其中一束光振動(dòng)方向垂直于截面，稱為s態(tài)，另外一束光振動(dòng)方向在截面內(nèi)，稱為p態(tài)。當(dāng)光束到達(dá)晶體斜面時(shí)會(huì)發(fā)生發(fā)射和透射。晶體中也存在一個(gè)臨界角度，當(dāng)入射角大于此角度時(shí)，光束會(huì)全部發(fā)生反射而不發(fā)生透射，此臨界角成為全反角。對(duì)于晶體中的s光和p光，由于在晶體中折射率大小不同，因此，兩束光的全反角并不相同（α_s≠α_p）。如果光束的入射角度α（棱鏡頂角）大小介于α_s和α_p之間，則兩束光可以實(shí)現(xiàn)分離，如圖1所示（單軸晶體）。

α-BaTeMo₂O₉晶體是正雙軸晶，其三個(gè)光學(xué)主軸方向的Sellmeier方程為：