一种宽波段内反保偏膜元器件的制作方法

1.一种宽波段内反保偏膜元器件。


背景技术：

2.根据电磁波理论，当光斜入射介质表面时，会带来p偏振和s偏振的分离以及位相差突变；从而降低光学系统的成像能力。因此在搭建光学系统时，需要尽可能减少偏振分离或者拥有相同的反射率或者透过率值，同时保持出入射光的位相差不变。其中保偏膜元器件：保持出入射光不产生位相差；成为了解决这一类问题的关键。
3.一般的光学系统中，常用到的保偏元器件，有利用楔角片来补偿位相差的；也有利用金属加介质膜来实现宽波段宽角度保偏的；还有利用全反射条件，针对单角度入射的情况下，用单层或两层介质膜来实现单波长出入射偏振位相差不变的元器件。但对于全介质宽波长的保偏元器件的设计与制备，还未有详细介绍。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种宽波段内反保偏膜元器件，旨在使用全介质光学薄膜来实现宽波段的保偏膜元器件。其特性在于利用全介质光学薄膜，提高了损伤阈值；同时利用全反角条件下，不仅能够满足宽波段100%反射，而且还保证出入射位相差不变；最后还能够根据不同基片材料进行匹配调整。
5.本发明是这样实现的：一种宽波段内反保偏膜元器件，由一个等腰直角棱镜（1）、出入射面增透膜（2）、宽波段内反保偏膜（3）组成；其特征在于：所述宽波段内反保偏膜（3）是由高折射率介质tio2和低折射率介质sio2两种不同膜料依次交叠而成的多层介质薄膜结构；可实现100%反射率以及反射后的偏振位相差控制在
±1°
范围内。
6.本发明的优点在于：
7.①
选择合适的镀膜材料和镀制工艺，设计足够容差便于控制的膜层结构，并通过全介质光学薄膜来提高膜层的整体损伤阈值，使其优于金属介质膜。
8.②
本发明提供的一种宽波段内反保偏膜元器件，相比单波段内反保偏元器件，具有宽波段优势，适用范围更广。
附图说明
9.图1 为本发明所提供一种宽波段内反保偏膜元器件的45
°
结构示意图；
10.图2为本发明所提供一种宽波段内反保偏膜元器件的宽波段内反保偏膜所对应的膜层结构示意图；
11.图3为本发明宽波段内反保偏膜45
°
&60
°
反射率光谱图；
12.图4为本发明宽波段内反保偏膜45
°
位相差光谱图；
13.图5 为本发明宽波段内反保偏膜60
°
位相差光谱图；
14.标号说明：（1）
‑
等腰直角棱镜，（2）
‑
出入射面增透膜，（3）
‑ꢀ
宽波段内反保偏膜。
具体实施方式
15.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
16.实施例1
17.如图1 所示为本发明提供的一种宽波段内反保偏膜元器件的45
°
结构示意图，可实现全反射对称光束输出。
18.如图2所示为本发明提供的一种宽波段内反保偏膜元器件的宽波段内反保偏膜所对应的膜层结构示意图，它由tio2和sio2两种不同膜料采用不同膜层厚度的9层薄膜组成。各层依照距等腰直角棱镜（1）从远到近的顺序依次为：0.7955h、1.4789l、0.9769h、0.631l、0.3514h、1.1469l、0.2356h、0.9931l、0.1165h，其中数值h代表对应1/4波长光学厚度的tio2层，数值l代表对应1/4波长光学厚度的sio2层，该宽波段内反保偏膜 ( 3) 的中心波长为550nm。
19.所述等腰直角棱镜（1）选用无杂质、无气泡、无包络且出入射光的光束背离小于30 ＂的k9或bk7。两个直角面和斜面均为经抛光处理面；且出入射面均镀有相应波段的增透膜。
20.如图3所示，为本发明提供的一种宽波段内反保偏膜元器件的45
°
反射率光谱图；从图中可以看出，在（420
‑
680）nm范围内反射率为100%。
21.如图4所示，为本发明提供的一种宽波段内反保偏膜元器件的45
°
位相差光谱图；从图中可以看出，在（420
‑
680）nm范围内位相差均在180 /
‑1°
范围内，保偏效果好。
22.实施例2
23.另取角度为60
°
做说明。
24.与实施例1类似——等腰直角棱镜（1）选用为无杂质、无气泡、无包络且出入射光的光束背离小于30 ＂的k9或bk7。两个直角面和斜面均为经抛光处理面；且出入射面均镀有相应波段的增透膜。
25.如图2所示为本发明提供的一种宽波段内反保偏膜元器件的宽波段内反保偏膜所对应的膜层结构示意图，它由tio2和sio2两种不同膜料采用不同膜层厚度的7层薄膜组成。各层依照距等腰直角棱镜（1）从远到近的顺序依次为：1.0122h、2.2612l、0.1543h、1.5665l、0.1788h、1.1716l、0.0722h，其中数值h代表对应1/4波长光学厚度的tio2层，数值l代表对应1/4波长光学厚度的sio2层，该宽波段内反保偏膜 ( 3) 的中心波长为550nm。
26.如图3所示，为本发明提供的一种宽波段内反保偏膜元器件60
°
反射率光谱图；从图中可以看出，在（420
‑
680）nm范围内反射率为100%。
27.如图5所示，为本发明提供的一种宽波段内反保偏膜元器件60
°
位相差光谱图；从图中可以看出，在（420
‑
680）nm范围内位相差均在180 /
‑1°
范围内，保偏效果好。
28.上述具体实时只是对等腰直角棱镜（1）选用bk7材料的（420
‑
680）nm作为技术方案进行详细解释，本发明不仅仅局限于上述实施例，凡是依据本发明原理得到任何改进和替换，均应在本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.一种宽波段内反保偏膜元器件，其特征在于：它由一个等腰直角棱镜（1）、出入射面增透膜（2）、宽波段内反保偏膜（3）组成；所述宽波段内反保偏膜（3）是由高折射率介质tio2和低折射率介质sio2两种不同膜料依次交叠而成的多层介质薄膜结构；可实现100%反射率以及反射后的偏振位相差控制在
±1°
范围内。2.根据权利要求1所述的一种宽波段内反保偏膜元器件，其特征在于：宽波段内反保偏膜（3）由9层介质薄膜组成，各层依照距等腰直角棱镜（1）从远到近的顺序依次为：0.7955h、1.4789l、0.9769h、0.631l、0.3514h、1.1469l、0.2356h、0.9931l、0.1165h，其中数值h代表对应1/4波长光学厚度的tio2层，数值l代表对应1/4波长光学厚度的sio2层，该宽波段内反保偏膜 ( 3) 的中心波长为550nm。

技术总结
本发明涉及一种宽波段内反保偏膜元器件。本发明的目的在于提供一种利用全反角的条件下，实现宽波段100%反射率，同时保持出入射光的相位差不变的光学元器件。它包括一个等腰直角棱镜（1）、出入射面增透膜（2）、宽波段内反保偏膜（3）。本发明具有损伤阈值高、工艺简易、使用方便等优势。用方便等优势。用方便等优势。


技术研发人员：黄文华 马新建 吴先云 廖洪平 陈伟 陈秋华
受保护的技术使用者：福建福晶科技股份有限公司
技术研发日：2020.12.25
技术公布日：2021/10/15