[發明專利]一種深紫外耦合偏振棱鏡

在審

• 申請號: 201811546251.4
• 申請日: 2018-12-18
• 公開（公告）號: CN109471214A
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發明（設計）人: 朱一村;廖洪平;張星;陳偉;陳秋華
• 申請（專利權）人: 福建福晶科技股份有限公司
• 主分類號: G02B5/30
• 分類號: G02B5/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種深紫外耦合偏振棱鏡，包括兩片α?BBO晶體棱鏡和一片CLBO晶體，兩片α?BBO晶體棱鏡的結構一樣，頂角為57°?70°之間，形狀為兩個直角梯形，兩片α?BBO晶體的斜面與CLBO晶體的拋光面光膠連接，形成一個長方體結構；自然光從入射面入射到α?BBO偏振棱鏡時，CLBO晶體o光折射率小，o光在斜面發生全反射，從側面拋光面溢出；此時e光從α?BBO棱鏡折射到CLBO晶體窗片，進入CLBO晶體后仍然是e光，然后入射到另一片α?BBO棱鏡保持e光偏振性不變，最后從α?BBO棱鏡出射，消光比<5×10?6，使用波長范圍為0.19?1.8μm。

技術領域

本發明專利屬于光學元器件的結構設計和材料選用領域領域，尤其是一種深紫外耦合偏振棱鏡。

背景技術

隨著紫外光學技術，尤其是紫外及深紫外測試、加工儀器的迅速發展，深紫外偏振器件一直是人們關注的對象，它是構成一些深紫外測試加工儀器的核心部件之一，例如深紫外一可見光分光光度、橢偏儀、光刻、芯片等。

目前在可見和近紅外光譜范圍的光學領域中，一般采用的偏振棱鏡為冰洲石晶體制作而成的格蘭激光、格蘭泰勒或格蘭湯姆遜棱鏡，但冰洲石為天然的，內部質量和材料來源成了影響偏振器件制作的關鍵；冰洲石偏振器的適用波長范圍為350-2300nm，到紫外不能被適用；而且冰洲石晶體是菱面體，偏振器件光軸的需求造成晶體利用率低，加工容易解理，硬度低不適合拋光等加工。

可見到中紅外的偏振器件一般采用YVO4制作而成的空氣隙格蘭激光棱鏡，YVO4晶體光學均勻性好，方便加工，容易生成得到，但是，與冰洲石偏振棱鏡一樣，紫外波段不適用。

紫外到可見光譜范圍的光學領域中，一般采用α-BBO晶體空氣隙結構設計，使用角度和波長范圍窄。發明專利CN 102096141 B采用了低折射率的LiF晶體，拓展了波長使用范圍。由于LiF晶體對o光和e光折射率一樣，本發明專利采用另外一種思路，利用CLBO的雙折射性能對o光和e光進行分離，α-BBO晶體o光折射率小于e光折射率，CLBO晶體的o光折射率小于e光折射率；同時CLBO晶體的o光折射率小于α-BBO晶體o光折射率，CLBO晶體的e光折射率小于α-BBO晶體e光折射率，形成互補關系。

發明內容

本發明的目的在于克服現在偏振棱鏡的不足，現有偏振棱鏡一般采用空氣隙或者中間為單折射晶體，即材料對o光和e光折射率一樣。

本發明設計采用了雙折射深紫外CLBO晶體，在現有的偏振結構的是不存出現，具有獨創性。利用CLBO晶體的雙折射性能，o光折射率比e光折射率??；同時α-BBO晶體o光折射率小于e光折射率。光線從α-BBO晶體入射到CLBO晶體時，o光仍是o光，e光仍是e光；此時，CLBO晶體的o光折射率比α-BBO晶體o光折射率小，o光發生全反；CLBO晶體的e光折射率比α-BBO晶體e光折射率小，e光也可以發生全反，但是o光的全反角遠小于e光的全反角，可以設計出寬的角度保證o光全反，e光折射。

具體結構包含兩片α-BBO晶體棱鏡和一片CLBO晶體，兩片α-BBO晶體棱鏡的結構一樣，頂角為57°-70°之間，形狀為兩個直角梯形，兩片α-BBO晶體的斜面與CLBO晶體的拋光面光膠連接，形成一個長方體結構；兩片α-BBO晶體棱鏡的光軸均與o光溢出面垂直，CLBO晶體的光軸跟兩片α-BBO晶體棱鏡的光軸平行；光線在α-BBO晶體和CLBO晶體傳播時，α-BBO晶體o光折射率大于CLBO晶體的o光折射率；α-BBO晶體的e光折射率大于CLBO晶體的e光折射率；因此，自然光從入射面入射到α-BBO偏振棱鏡時，CLBO晶體o光折射率小，o光在斜面發生全反射，從側面拋光面溢出；此時e光從α-BBO棱鏡折射到CLBO晶體窗片，進入CLBO晶體后仍然是e光，然后入射到另一片α-BBO棱鏡保持e光偏振性不變，最后從α-BBO棱鏡出射，從而保證了出射光為完全的偏振光，消光比<5×10-6，使用波長范圍為0.19-3.0μm。

由于CLBO晶體容易潮解開裂，避免與空氣接觸，在四周采用膠水密封。