CN110673351A - 一种可设置不同分光比的保偏薄膜激光分光系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可设置不同分光比的保偏薄膜激光分光系统，所述保偏薄膜激光分光系统包括不同分光比的分光镜和1个全反射镜，所述分光镜的个数为分光光路数减1。所述全反射镜依次包括全反射膜和透明玻璃基底。所述分光镜依次包括入射面分光薄膜、透明玻璃基底和出射面减反薄膜。本发明提供的保偏薄膜激光分光系统可根据要求设置任意分光比，且出射光光强基本相同并且保持原来的偏振特征。

Description

一种可设置不同分光比的保偏薄膜激光分光系统

技术领域

本发明属于激光技术领域，具体涉及一种可设置不同分光比的保偏薄膜激光分光系统。

背景技术

随着激光器产品和应用技术的普及，越来越多的光学设备采用激光作为介质的透光度检测光源，为了降低成本，一台激光器发出的一束激光通常被分成多路输出，以实现多路并行检测，达到降低检测成本的目的。而传统的激光分光方式有光栅式、波导式和棱镜阵列三种，其中前两种分光方式分光比例调配成本较大且损耗较大，后者占据空间大。如申请号为CN201110295248.1的中国专利文献公开了一种偏振分光器件及其形成方法，所述偏振分光器件，包括：透明基底；位于所述透明基底上的偏振光栅，所述偏振光栅包括多条相互间隔平行排列的透光部和不透光部；位于所述偏振光栅上的透明层。本发明的偏振分光器件入射光线经偏振分光器件后的透射光和反射光的强度基本相同，都接近入射光线强度的50％，可以提高立体投影光学系统的成像效果。如公开号为CN206573742U的中国专利文献公开了一种透射型隔离分光器，包括单纤准直器、多纤准直器、隔离器和壳套，所述隔离分光器还包括波导分光芯片，所述单纤准直器、隔离器、波导分光芯片以及多纤准直器依次设置，并用所述壳套封装固定。由于波导分光芯片不仅有分光的功能，还有体积小特征，能减小分光器的体积。当单束光从单纤准直器射入，经过隔离器后，由波导分光芯片均匀分成多路光，该多路光中的任意一路光不会影响其它光路。

面对越多越多的实验和生产需求，需要更多的分光比例，减少激光的损耗，减少体积等是新型激光分光器所需要具备的功能。

发明内容

本发明的目的是提供一种可设置不同分光比的保偏薄膜分光系统，可根据要求设置任意分光比，且出射光光强基本相同并且保持原来的偏振特征。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种可设置不同分光比的保偏薄膜激光分光系统，所述保偏薄膜激光分光系统包括不同分光比的分光镜和1个全反射镜，所述分光镜的个数为分光光路数减1。

所述全反射镜依次包括全反射膜和透明玻璃基底。

本发明提供的保偏薄膜激光分光系统，所述分光镜可根据实际需求设置任意分光比，从而更加灵活的实现不同的分光比。

所述分光镜依次包括入射面分光薄膜、透明玻璃基底和出射面减反薄膜。

优选的，所述全反射膜的材质为不同厚度的二氧化钛层和二氧化硅层组成的复合膜，所述全反射膜的反射率在99.9％以上。

在本发明中，根据分光比来设计入射面分光薄膜的膜系设计；分光镜中的出射面减反薄膜用于减少出射光的光强损失，减少鬼像的干扰，可以达到分光后各束激光的光强基本相同，并且保持激光原来的偏振特性。

优选的，所述入射面分光薄膜和出射面减反薄膜的材质为不同厚度的二氧化钛层和二氧化硅层组成的复合膜，所述出射面减反薄膜的透过率在99.5％以上。

优选的，所述出射面减反薄膜通过磁控溅射工艺、电子束蒸发或气相沉积的方式沉积在透明玻璃基底。

所述保偏薄膜激光分光系统为一分四分光系统，所述一分四分光系统包括3个分光镜和1个全反射镜，所述3个分光镜中入射面分光薄膜的透射率/反射率分别为3/1、2/1和1/1。

所述保偏薄膜分光系统为一分八分光系统，所述一分八分光系统包括一分二分光系统和两个一分四分光系统；所述一分二分光系统包括一个透射率/反射率为1:1的分光镜；所述包括3个分光镜和1个全反射镜，所述3个分光镜中入射面分光薄膜的透射率/反射率分别为3/1、2/1和1/1。

优选的，入射激光与分光镜激光呈45°角度，使光线正交分布。当有特殊光路设计时，入射角度不唯一。入射激光为水平偏振态，且经保偏薄膜激光分光系统分束后的激光仍保持为水平偏振态。激光分光后各束光光强基本相同。

在本发明提供的保偏薄膜激光分光系统中，入射面分光薄膜，根据所需要的分光比，进行膜系设计，并通过磁控溅射工艺、电子束蒸发或气相沉积等技术来沉积分光薄膜出射面减反薄膜，利用膜系设计，同时通过以上技术来沉积减反薄膜，减少出射光的反射，以减少激光的损耗。

与现有技术相比，本发明提供的保偏薄膜分光系统可以将一束激光分成多束光强基本相同并保持激光偏振特性不变；与其他分光系统相比较，本发明的结构更为紧凑，体积小，且兼具以上的优点；本发明提供的分光系统可以进行灵活的分光比，如一分三、一分五等。

附图说明

图1为保偏薄膜分光系统中分光镜的结构图。

图2为保偏薄膜分光系统中全反镜的结构图。

图3为实施例1中一分四分光系统的光学结构图。

图4为实施例1中不同分光镜中入射面分光薄膜的反射率及透射率光谱。

图5为实施例1中出射面减反薄膜和全反射膜的的光谱图。

图6为实施例2中的的一分八分光系统的结构示意图。

图7为实施例1中一分四分光系统在激光光纤分光的实际应用图。

具体实施方式

实施例1

以多通道铷原子磁力仪一分四的激光保偏薄膜分光系统为例，激光波长为795nm。

如图3所示，一个795nm一分四分光系统(又称之为分光器)，由激光器产生一束波长为795nm的激光，所有偏振态都为s偏振，经过一个准直镜系统得到一束准直激光，激光与分光器以及一面全反射镜在同一直线上，且激光与分光器呈45°。

本实施例提供的一分四分光系统包括3个分光镜和1个全反射镜，分光镜依次包括入射面分光薄膜、透明玻璃基底和出射面减反薄膜，全反射镜依次包括全反射膜和透明玻璃基底。分光镜和全反镜的结构分别如图1和图2所示。

其中，3个分光镜中入射面分光薄膜的透射率/反射率分别为3/1、2/1和1/1，膜系设计如表1所示，透射率光谱如图4所示，在工作波长795nm附近50nm左右范围，均能保持设计指标，避免色散以及装配精度带来的误差。

其中，出射面减反薄膜可以避免玻片背面反射引起的杂散光，如图5所示，在工作波长795nm附近能够实现99.5％以上的透过率，膜系设计如表2所示。

其中，全反射镜中的全反射膜的膜系设计如表2所示，如图5所示，反射率在在工作波长795nm附近能够实现99.9％以上。

准直激光经过本实施例提供的一分四分光系统后就可以得到4束光强相同且偏振特征与入射激光一致的激光。

表1 入射面分光薄膜的膜系设计

表2 出射面减反薄膜和全反射膜的膜系设计

实施例2

本实施例提供的保偏薄膜分光系统如图6所示：先用一个一分二的分光镜将一束激光一分为二，在接入上述二套的一分四的激光分光系统，这样便将一束激光一分为八，且光强和偏振特征一致，结构紧凑，体积小。

应用例1

如图7所示，采用实施例1提供一分四的保偏薄膜分光系统：激光发射出激光，经分光系统后进入不同光纤。激光器产生一束激光，进入一分四的保偏薄膜分光系统，得到4束光强相同的分束激光，再经过耦合透镜分别进入不同的光纤中传输。

Claims (8)

1.一种可设置不同分光比的保偏薄膜激光分光系统，其特征在于，所述保偏薄膜激光分光系统包括不同分光比的分光镜和1个全反射镜，所述分光镜的个数为分光光路数减1。

2.根据权利要求1所述的可设置不同分光比的保偏薄膜激光分光系统，其特征在于，所述全反射镜依次包括全反射膜和透明玻璃基底。

3.根据权利要求2所述的可设置不同分光比的保偏薄膜激光分光系统，其特征在于，所述全反射膜的材质为不同厚度的二氧化钛层和二氧化硅层组成的复合膜，所述全反射膜的反射率在99.9％以上。

4.根据权利要求1所述的可设置不同分光比的保偏薄膜激光分光系统，其特征在于，所述分光镜依次包括入射面分光薄膜、透明玻璃基底和出射面减反薄膜。

5.根据权利要求4所述的可设置不同分光比的保偏薄膜激光分光系统，其特征在于，所述入射面分光薄膜和出射面减反薄膜的材质为不同厚度的二氧化钛层和二氧化硅层组成的复合膜，所述出射面减反薄膜的透过率在99.5％以上。

6.根据权利要求4所述的可设置不同分光比的保偏薄膜激光分光系统，其特征在于，所述出射面减反薄膜通过磁控溅射工艺、电子束蒸发或气相沉积的方式沉积在透明玻璃基底。

7.根据权利要求4所述的可设置不同分光比的保偏薄膜激光分光系统，其特征在于，所述保偏薄膜激光分光系统为一分四分光系统，所述一分四分光系统包括3个分光镜和1个全反射镜，所述3个分光镜中入射面分光薄膜的透射率/反射率分别为3/1、2/1和1/1。

8.根据权利要求4所述的可设置不同分光比的保偏薄膜激光分光系统，其特征在于，所述保偏薄膜分光系统为一分八分光系统，所述一分八分光系统包括一分二分光系统和两个一分四分光系统；所述一分二分光系统包括一个透射率/反射率为1:1的分光镜；所述一分四分光系统包括3个分光镜和1个全反射镜，所述3个分光镜中入射面分光薄膜的透射率/反射率分别为3/1、2/1和1/1。

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