[發明專利]失諧式激光偏振片及其制備方法

無效

• 申請號: 91100802.0
• 申請日: 1991-02-04
• 公開（公告）號: CN1064157A
• 公開（公告）日: 1992-09-02
• 發明（設計）人: 顧培夫;唐晉發
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G02B27/28
• 分類號: G02B27/28
• 代理公司: 浙江大學專利代理事務所
• 代理人: 張法高

本發明涉及偏振片及其制備方法，尤其是涉及失諧式激光偏振片及其制備方法。

偏振片就是對某一偏振分量的光具有高透射，而對正交的另一個偏振分量的光具有高反射的器件。

根據薄膜光學理論設計的薄膜偏振片既不同于基于雙折射原理的棱鏡偏振器，又不同于基于選擇性吸收的或二向原理的塑料偏振片。薄膜偏振片具有制作容易，通光口經不受限制，激光損傷閾值高等優點。

薄膜偏振片又可分為兩種：棱鏡型和平板型。棱鏡型薄膜偏振片是根據布儒斯特角原理設計的，薄膜被鍍在兩棱鏡的斜面上，主要優點是偏振帶很寬（為3500），缺點是由于玻璃雙折射的限制，消光比不太高;且兩棱鏡之間的膠合層使激光損傷閾值降低。平板型薄膜偏振片是基于薄膜對兩個偏振分量的有效折射率不同而設計的，由于它的損耗小，偏振度高，選擇基片和薄膜材料有較大靈活性，最主要的特點是激光損傷閾值非常高，所以是強激光系統中唯一得到應用的偏振片。缺點是偏振帶窄，一方面給制造帶來困難，另一方面不能用于寬波段，而只能用于激光系統。

本偏振片用于大功率激光系統。目前國內外采用的平板型薄膜偏振片均為截止濾光片。截止濾光片型常為三層對稱結構（ (P)/2 q (P)/2 ）^S，S表示周期數。為了消除P偏振光的反射次峰，增加偏振帶寬，需在上述主膜系兩側加上匹配膜，整個膜系結構變為

｜匹配膜｜（ (P)/2 q (P)/2 ）^S｜匹配膜｜

典型的設計為

玻璃｜（ (L′)/2 H′ (L′)/2 ）^S′（ (L)/2 H (L)/2 ）^S（ (L″)/2 H″ (L″)/2 ）^S″｜空氣

S′＝2，S＝8，S″＝2，n_H＝2.3，n_L＝1.45，

（nd）_H＝238nm，（nd）_L＝271nm，

（nd）^′_H＝（nd）^″_H＝208nm，（nd）^′_L＝（nd）^″_L＝236nm。

圖1示出了上述典型膜系的光譜特性曲線。

圖2示出了電場強度分布曲線。激光損傷閾值與電場強度的分布及大小直接相關，電場強度越大，損傷閾值越低。

用計算機模擬制造過程得到上述膜系的最高成品率為：預鍍層HLH，控制波長500nm，成品率45%。顯然這種膜系是很難監控的，它需要至少4個波長才能完成厚度控制，制造成品率低。

通常的制備方法為：選擇TiO₂作為高折射率，而SiO₂作為低折射率材料分裝在電子束坩堝中，清潔玻璃基板和真空室并抽空至1-5×10^-5乇，采用電子束蒸發加熱薄膜材料，用光電極值法控制厚度，最后，在大氣中進行退火處理。

本發明的目的是提供一種失諧式激光偏振片及其制備方法。

下面結合附圖作詳細說明。

圖1是常規膜系的光譜特性曲線;

圖2是常規膜系的電場強度分布曲線;

圖3是本發明膜系的光譜特性曲線;

圖4是本發明膜系的電場強度分布曲線。

我們采用修改帶通濾光片間隔層厚度的方法設計了性能優良，又易于制造的薄膜偏振片，稱之為失諧式帶通濾光片型。

設計的主要步驟分為三個：

1.按照偏振特性要求，選擇反射膜堆的層數及濾光片的半波層數;

2.修改間隔層的厚度以減小P-偏振光在偏振帶內的反射波紋，層寬偏振帶;

3.修改與基極和空氣相鄰的膜層厚度，進一步改善偏振特性和抗激光損傷閾值。

根據上述步驟，可以設計出多組膜系，玻璃/失諧單半波或多半波帶通濾光片/空氣，其典型結構為

（1）玻璃｜nL（HL）³H 3/2 L（HL）²3/2 H（LH）²3/2 LH（LH）³mL｜空氣

（nd）_H＝（nd）_L＝239nm;

（2）玻璃｜nL 3/2 H（LH）³3/2 L（HL） 3/2 H（LH） 3/2 L（HL）³(3H)/2 mL｜空氣