[發(fā)明專(zhuān)利]一種分束比連續(xù)可調(diào)和任意偏振態(tài)輸出的分束器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510445665.8
• 申請(qǐng)日: 2015-07-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104965309A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-10-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉建彬;周宇;鄭淮斌;陳輝;袁園;杜磊;徐卓
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G02B27/28
• 分類(lèi)號(hào): G02B27/28
• 代理公司: 西安文盛專(zhuān)利代理有限公司 61100
• 代理人: 李中群

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光學(xué)儀器技術(shù)領(lǐng)域，涉及到一種分束比連續(xù)可調(diào)和任意偏振態(tài)輸出的分束器，尤其是分束比和兩束輸出光的偏振態(tài)都是獨(dú)立可調(diào)。

背景技術(shù)

在光學(xué)領(lǐng)域尤其是量子光學(xué)領(lǐng)域，將一束光分成兩束光的分束器在實(shí)驗(yàn)中是常用的儀器，如在測(cè)量?jī)蓚€(gè)光子的時(shí)間差、單光子源的量子特性、量子延遲干涉實(shí)驗(yàn)、雙光子干涉等實(shí)驗(yàn)中都是必備的光學(xué)元器件，分束器的性質(zhì)直接決定著這些實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。同時(shí)現(xiàn)在量子通信技術(shù)蓬勃發(fā)展，對(duì)于可調(diào)分束比和輸出偏振態(tài)可調(diào)的分束器也有很大的需求。現(xiàn)有的分束器一般采用金屬膜或者介質(zhì)膜以及光柵等元件來(lái)實(shí)現(xiàn)，這些元器件一旦做好，其分束比、輸出光偏振態(tài)都已確定，難以滿足在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中要求分束比和輸出態(tài)可變的要求，所以設(shè)計(jì)分束比和輸出光偏振態(tài)連續(xù)可變的分束器對(duì)于科學(xué)研究和工程應(yīng)用具有重要的意義。

現(xiàn)有的實(shí)現(xiàn)分束比連續(xù)可變的分束器方案要么比較復(fù)雜，要么需要特殊制造光學(xué)元器件才能實(shí)現(xiàn)，并且不能實(shí)現(xiàn)任意偏振態(tài)的輸出。中國(guó)專(zhuān)利“連續(xù)可變分束比分束器”(專(zhuān)利號(hào)：95239630.0)利用半波片和福斯特棱鏡只能得到偏振方向相互垂直的光，并且分束比需要進(jìn)行實(shí)際測(cè)量通過(guò)計(jì)算才能得到。中國(guó)專(zhuān)利“比例可調(diào)分束器”(專(zhuān)利號(hào)：200420114530.0)利用鍍有高反射膜的棱鏡來(lái)進(jìn)行分束也不能獨(dú)立控制輸出光的偏振態(tài)。中國(guó)專(zhuān)利“具有連續(xù)分束比的分束器”(申請(qǐng)?zhí)枺?01410355139.8)利用全息光柵來(lái)進(jìn)行分束的裝置比較復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較困難。

以上具有連續(xù)分束比的分束器存在的問(wèn)題有其分束比需要通過(guò)實(shí)際測(cè)量才能得出，并且輸出光的偏振態(tài)不可以單獨(dú)控制，而且一部分方案在實(shí)驗(yàn)室中實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較麻煩，不利于分束器在量子光學(xué)和量子信息的實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用中實(shí)際使用。本發(fā)明通過(guò)組合實(shí)驗(yàn)中常用的偏振片、半波片和偏振分束器就可以得到一種分束比連續(xù)可調(diào)和任意偏振態(tài)輸出的分束器，不僅使用方便，所采用的光學(xué)元器件也是一般光學(xué)實(shí)驗(yàn)中常備的元器件，也便于一般實(shí)驗(yàn)室按照本發(fā)明來(lái)進(jìn)行組合使用，具有很大的實(shí)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決分束器在分束過(guò)程中分束比和輸出光偏振態(tài)連續(xù)可調(diào)的需求，而提出的一種基于偏振片、半波片和偏振分束器的分束比連續(xù)可調(diào)和任意偏振態(tài)輸出的分束器。

本發(fā)明的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種分束比連續(xù)可調(diào)和任意偏振態(tài)輸出的分束器，包括線偏振片、第一半波片、偏振分束片、第二半波片和第三半波片，入射光束依次通過(guò)線偏振片、第一半波片至偏振分束片分成透射光和反射光兩束，其中透射光經(jīng)過(guò)第二半波片出射，反射光經(jīng)過(guò)第三半波片出射；所述的第一半波片、第二半波片、第三半波片均可以沿光軸方向獨(dú)立旋轉(zhuǎn)角度。

上述分束比連續(xù)可調(diào)和任意偏振態(tài)輸出的分束器中，線偏振片的透射方向?yàn)樗椒较颍穹质瑢⑷肷涔夥质伤狡窆夂拓Q直偏振光。

上述分束比連續(xù)可調(diào)和任意偏振態(tài)輸出的分束器中，分束器在第一半波片、第二半波片、第三半波片對(duì)應(yīng)位置處均設(shè)置有可測(cè)量旋轉(zhuǎn)角度的刻度。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)本發(fā)明的分束器可通過(guò)旋轉(zhuǎn)各級(jí)半波片實(shí)現(xiàn)分束器的分束比連續(xù)可調(diào)，同時(shí)兩束輸出光的偏振態(tài)獨(dú)立可調(diào)，實(shí)現(xiàn)多參數(shù)光束的輸出。

(2)本發(fā)明的分束器在第一半波片、第二半波片、第三半波片對(duì)應(yīng)位置處均設(shè)置有可測(cè)量旋轉(zhuǎn)角度的刻度，分束比可以通過(guò)半波片讀數(shù)算出，輸出光的偏振可以通過(guò)半波片的讀數(shù)直接得到，方便了使用。

(3)本發(fā)明的分束器采用光學(xué)元件組合形成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，具有較強(qiáng)的應(yīng)用推廣前景。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明所述分束比連續(xù)可調(diào)和任意偏振態(tài)輸出的分束器的結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖中：1-線偏振片，2-半波片，3-偏振分束器，4-半波片，5-半波片。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

本發(fā)明的基本思想是結(jié)合偏振片、半波片和偏振分束器對(duì)光的作用實(shí)現(xiàn)一種分束比連續(xù)可調(diào)和任意偏振態(tài)輸出的分束器。利用偏振片將光變成水平偏振光，然后通過(guò)半波片改變光的偏振與偏振分束器的夾角從而控制該分束器的分束比；在偏振分束器兩個(gè)輸出端口分別放一個(gè)半波片控制輸出光的偏振；基于三個(gè)偏振片的讀數(shù)就可以不通過(guò)測(cè)量光強(qiáng)將該組合分束器的分束比算出，同時(shí)也能直接得到輸出光的偏振態(tài)。