[發明專利]全介質F?P窄帶消偏振濾光片

有效

• 申請號: 201410206535.4
• 申請日: 2014-05-16
• 公開（公告）號: CN103984054B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 齊紅基;王斌;王虎;易葵
• 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: G02B5/26
• 分類號: G02B5/26
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司31213
• 代理人: 張澤純

技術領域

本發明涉及濾光片，特別是一種全介質F-P窄帶濾光片，是一種用于斜入射條件下消偏振分離的全介質F-P窄帶消偏振濾光片。

背景技術

在光學系統及光纖通訊中，消偏振光學元件具有極為廣泛的應用。傳統的消偏振器件是在玻璃或石英等基底表面利用物理沉積方法制備各向同性的介質薄膜來實現。但是，由于在光束傾斜入射條件下通過各向同性薄膜時兩種偏振態極易分離，因此，即使借助于計算機優化方法，利用各向同性介質薄膜實現消偏振薄膜設計相當的困難。另外，利用各向同性介質材料設計的消偏振薄膜一般都包含大量的膜層，薄膜的制備也非常困難，如紅外消偏振分光器件(CN103713395A)，1540nm消偏振截止濾光片(CN1632625A)，400nm-600nm寬帶消偏振截止濾光片(CN1959447A)。因此，如何制備消偏振光學元件是光學設計工作者比較關心的問題。為了解決上述問題，不得不使用受抑全反射及多片元件組合方式實現消偏振反射或截止濾光效果，如利用角錐表面金屬介質膜層受抑全反射消偏振反射元件(ZL92214420.6)，另外，發展了起偏反射鏡及補償反射鏡的消偏振反射鏡組(CN101334520A)，組合多個金屬平面反射鏡的消偏振反射鏡組(CN101446688A)，組合了多塊帶通濾光片和分光棱鏡的消偏振分光鏡(CN102749720A)。鑒于斜入射情況下各向同性材料本征存在偏振分離，實現消偏振的反射及截止濾光效果較為困難，更不用說消偏振的窄帶通濾光片。

發明一種斜入射消偏振分離的全介質多層膜F-P窄帶濾光片具有強烈的應用需求，而且提供一種新的全介質F-P窄帶消偏振分離濾光片的設計方法也是很有必要的。據我們所知，到目前為止還沒有人針對用各向異性間隔層來設計斜入射情況下全介質F-P窄帶消偏振分離濾光片。

發明內容

本發明的目的是提供一種全介質F-P窄帶消偏振濾光片設計方法，該濾光片在光波斜入射條件下s和p兩種偏振態光波中心波長無明顯偏振分離，且兩種偏振態光波均具有很高的峰值透過率，在濾光片的截止區域，有較高截止深度。濾光片的截止深度、中心波長以可以獨立調節。

為了實現這一目的，本發明的技術解決方案如下：

一種全介質F-P窄帶消偏振濾光片，其特點在于是由透明基底、高反射膜、雙軸各向異性間隔層和高反射膜一體構成，所述的高反射膜的結構為(HL)^xH，其中H為高折射率層，L為低折射率膜層，x為高折射率層和低折射率膜層重復的次數，所述的高反射膜的最外層為高折射率層，每一膜層的等效光學厚度為四分之一使用波長λ，所述的各向異性薄膜層的S分量和P分量的等效光學厚度為四分之一使用波長λ，向異性薄膜層的柱狀角度β由下列聯立公式求出：

2n_sd?cos?θ_s＝n(α₁)d?cos?θ₁+n(α₂)d?cos?θ₂??????????<1>

β＝π/2-φ???????????????????????????<2>

[(n₁?sinφ)²+(n₂?cosφ)²]k_z²+k_x?sin(2φ)(n₂²-n₁²)k_z

+[(n₂?sinφ)²+(n₁?cosφ)²]k_x2-n₁²n₂²＝0???????????<3>

其中,d為各向異性間隔層的物理厚度，n₁、n₂、n₃-各向異性間隔層三個主軸折射率，θ_s為s分量光波在各向異性間隔層內部的折射角度，n_s＝n₃，