[發明專利]一種具有寬波段偏振保持功能的庫德光路系統及其設計方法

有效

• 申請號: 202110761140.0
• 申請日: 2021-07-06
• 公開（公告）號: CN113485022B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發明（設計）人: 周輝;喬晟
• 申請（專利權）人: 上海國科航星量子科技有限公司
• 主分類號: G02B27/28
• 分類號: G02B27/28
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 張妍;朱成之

1.一種具有寬波段偏振保持功能的庫德光路系統，其特征在于，包括：若干組反射鏡組和偏振光，每一所述反射鏡組包括兩個相對方位旋轉90度的反射鏡，所述偏振光以準直光束入射，且依次經過若干組所述反射鏡組反射后出射，所述偏振光在任一所述反射鏡上的入射角均為45度，以對寬波段的偏振光進行偏振保持傳輸，

所述反射鏡組設置有三組，三組所述反射鏡組包括：第一反射鏡組、第二反射鏡組和第三反射鏡組；所述第一反射鏡組包括第一反射鏡和第二反射鏡，所述第一反射鏡和第二反射鏡的相對方位旋轉角度為90度；所述第二反射鏡組包括第三反射鏡和第四反射鏡，所述第三反射鏡和第四反射鏡的相對方位旋轉角度為90度；所述第三反射鏡組包括第五反射鏡和第六反射鏡，所述第五反射鏡和第六反射鏡的相對方位旋轉角度為90度；

所述偏振光經過前光路以準直光束且入射角為45度入射到所述第一反射鏡的鏡面，所述偏振光依次經過所述第一反射鏡、第二反射鏡、第三反射鏡、第四反射鏡、第五反射鏡和第六反射鏡進行反射后出射至后光路。

2.如權利要求1所述的一種具有寬波段偏振保持功能的庫德光路系統，其特征在于，所述偏振光為水平線偏振光、豎直線偏振光、45度線偏振光和-45度線偏振光中的任意一種。

3.如權利要求1所述的一種具有寬波段偏振保持功能的庫德光路系統，其特征在于，所有所述反射鏡均采用同一批次的母鏡切割而成。

4.如權利要求1所述的一種具有寬波段偏振保持功能的庫德光路系統，其特征在于，每一所述反射鏡的面形精度RMS均優于1/40λ，其中λ＝632.8nm，λ為波長，且對水平偏振光和豎直偏振光的透光率差異均優于2％。

5.如權利要求1所述的一種具有寬波段偏振保持功能的庫德光路系統，其特征在于，所述第一反射鏡組、所述第二反射鏡組和所述第三反射鏡組均設置于庫德光路支撐架上。

6.一種具有寬波段偏振保持功能的庫德光路系統設計方法，其基于權利要求1-5中任一項所述的具有寬波段偏振保持功能的庫德光路系統，其特征在于，包括：

步驟S1：對偏振光的傳輸過程進行分析，將偏振光狀態和光學元件的傳輸矩陣分別用瓊斯矢量和瓊斯矩陣表示；

步驟S2：根據所述光學元件的傳輸矩陣，計算偏振光經過反射鏡組的傳輸矩陣；

步驟S3：根據所述偏振光經過反射鏡組的傳輸矩陣，確定所述偏振光經過反射鏡組的傳輸矩陣受相對相位延遲影響最小時，反射鏡組內的兩個反射鏡之間的相對方位旋轉角度θ的最優解，得到相對方位旋轉角度θ的最優解為90度；

步驟S4；根據步驟S3的結果建立庫德光路，所述庫德光路包括若干組反射鏡組，每一所述反射鏡組包括兩個反射鏡，且兩個反射鏡的相對方位角度旋轉90度；所述偏振光以準直光束且入射角為45度入射，且依次經過若干組所述反射鏡組進行反射后射，以對寬波段的偏振光進行偏振保持傳輸。

7.如權利要求6所述的一種具有寬波段偏振保持功能的庫德光路系統設計方法，其特征在于，步驟S1中所述偏振光用兩正交偏振分量的瓊斯矢量進行表示，其表達式為：

式中：E_x、E_y分別表示X、Y分量的復振幅，

當設計波長為λ，假設兩反射鏡X分量的反射率均為r_x²，Y分量的反射率均為r_y²，平面鏡導致X、Y分量之間產生相位延遲為δ，且兩振幅分量反射率有一定差異時，所述反射鏡組的傳輸矩陣表達式為：