[發(fā)明專利]一種基于分光路偏振調(diào)制的透射型偏振像差補償裝置

有效

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• 申請日: 2016-11-02
• 公開（公告）號: CN106501958B
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發(fā)明（設計）人: 張磊;賀文俊;李亞紅;劉智穎;付躍剛
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: G02B27/28
• 分類號: G02B27/28;G02F1/01;G02F1/13
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所(普通合伙)22210
• 代理人: 南小平

技術領域

本發(fā)明涉及一種基于分光路偏振調(diào)制的透射型偏振像差補償裝置，可實現(xiàn)光線經(jīng)過光學系統(tǒng)后偏振像差的自動補償，屬于偏振光學技術領域。

背景技術

對于所有光學系統(tǒng)在非正入射的情況下，都存在偏振像差，即同一出射波前上的不同位置處的偏振態(tài)也不同，若系統(tǒng)包含多個光學介質(zhì)分界面，各個介質(zhì)分界面的偏振像差累積到像面會產(chǎn)生一定的偏振效應，嚴重時會影響系統(tǒng)的正常工作。如高數(shù)值孔徑顯微系統(tǒng)、光刻投影系統(tǒng)或激光諧振腔系統(tǒng)等其他偏振敏感系統(tǒng)，為了保證或提高系統(tǒng)的工作性能，對系統(tǒng)自身偏振特性都具有嚴格的要求。因此，除了在系統(tǒng)設計階段嚴格考慮偏振對系統(tǒng)的影響，優(yōu)化系統(tǒng)的偏振效應以外，還可以采取外加偏振像差補償裝置的措施來有效提高整個系統(tǒng)的工作性能。

針對特定的偏振敏感光學系統(tǒng)，專利CN103869626A、US104503099AB1和CN104503099A提出了不同的偏振補償技術。專利CN103869626A和US104503099AB1針對光刻成像系統(tǒng)提出兩種不同的偏振補償裝置。CN103869626A是利用改變電光晶體外加電壓而改變偏振角的方法實現(xiàn)對系統(tǒng)的偏振補償，為了構成閉環(huán)反饋補償，在系統(tǒng)焦面處必須放置偏振檢測裝置。這種偏振補償方法在實際補償過程中為了達到較為理想的補償效果，需要重復進行多次檢測、反饋、補償，存在實時性差、單次補償效率低和補償誤差累積等問題。US104503099AB1是由兩個快軸方向成一定夾角的雙折射元件組成，快軸的夾角可以通過相對旋轉雙折射元件而改變，其雙折射元件的表面采用離子束加工技術制作為自由曲面形。該裝置雖然可以實現(xiàn)偏振像差補償，但是雙折射元件自由曲面的設計和加工都較為復雜、成本高昂，受加工水平的限制對偏振像差的補償精度也不高，且加工的補償元件只能針對某個特定的光學系統(tǒng)。專利CN104503099A是針對激光器提出的一種末端偏振補償裝置，在激光器結構末端加入光束校正器和偏振控制器，其中光束校正器的主要作用是補償前面光學系統(tǒng)的波像差，保證出射光束質(zhì)量，偏振控制器主要是調(diào)制出射激光的偏振態(tài)，保證高消光比偏振激光輸出。在沒有外加實時反饋系統(tǒng)的前提下，該光束校正器的設計只能是針對前面特定光學系統(tǒng)進行相應的波前補償。因此，目前偏振像差補償裝置存在通用性差和精度低的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了克服現(xiàn)有偏振補償裝置存在通用性差和精度低的問題，提出了一種基于分光路偏振調(diào)制的透射型偏振像差補償裝置，該裝置能夠同時進行位相調(diào)制和振幅調(diào)制，實現(xiàn)對位相延遲和二向衰減的調(diào)制。這種基于分光路偏振調(diào)制補償?shù)耐干湫推裱a償裝置可以有效簡化結構形式，提高補償精度。這種分光路偏振調(diào)制補償?shù)脑O計是一種插入式平行光路無焦系統(tǒng)，對任意偏振敏感系統(tǒng)均適用，具有良好的通用性，同時對提高系統(tǒng)工作性能也具有重要意義。

本發(fā)明采用的技術方案是：

一種基于分光路偏振調(diào)制的透射型偏振像差補償裝置，其特征是，該裝置由偏振分光器、透射式純位相液晶空間光調(diào)制器、第一反射鏡、透射式純振幅液晶空間光調(diào)制器、第一反射鏡和消偏振分束器構成；將該裝置插入到光學系統(tǒng)的平行光路中，入射的平行光束經(jīng)過偏振分束器后分為TM波和TE波兩支路，這兩支路光分別經(jīng)過透射式純位相液晶空間光調(diào)制器和透射式純振幅液晶空間光調(diào)制器，一路光入射到透射式純位相液晶空間光調(diào)制器上，受到透射式純位相液晶空間光調(diào)制器的位相調(diào)制，另一路光入射到透射式純振幅液晶空間光調(diào)制器上，受到透射式純振幅液晶空間光調(diào)制器的振幅調(diào)制，再分別經(jīng)過第一反射鏡和第二反射鏡后相互垂直地入射到消偏振分束器上，由消偏振分束器合光后出射。

所述的偏振分束器為雙折射晶體、鍍偏振分光膜的棱鏡或布儒斯特片；其反射光和透射光的消光比均大于等于1000:1。

所述的透射式純位相液晶空間光調(diào)制器和透射式純振幅液晶空間光調(diào)制器，其液晶有效尺寸均大于等于入射平行光束的直徑，且透射式純位相液晶空間光調(diào)制器和透射式純振幅液晶空間光調(diào)制器在光路中的位置可以互換。

所述的第一反射鏡和第二反射鏡都為平面反射鏡。

所述的消偏振分光器的分束比為1：1。

本發(fā)明具有以下技術效果：

1、本發(fā)明是一種插入式平行光路無焦系統(tǒng)，可以對任意偏振敏感光學系統(tǒng)都能進行偏振像差補償，具有良好的通用性。

2、本發(fā)明采用的是分光路偏振調(diào)制補償，在各分光路中利用液晶空間光調(diào)制技術，對位相和振幅分別進行調(diào)制補償位相延遲和二向衰減，這種分光路偏振調(diào)制補償?shù)姆绞讲粌H具有簡化裝置結構的功能，同時還有利于提高補償精度。