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1、(10)申请公布号 CN 102200597 A (43)申请公布日 2011.09.28 CN 102200597 A *CN102200597A* (21)申请号 201010132402.9 (22)申请日 2010.03.23 G02B 5/04(2006.01) G02B 1/04(2006.01) (71)申请人 宋连科 地址 273165 山东省曲阜市曲阜师范大学激 光研究所 (72)发明人 宋连科 (54) 发明名称 空气隙式 BBO 激光偏光棱镜 (57) 摘要 本发明涉及一种偏光棱镜设计， 它包括直角 棱镜设计和薄膜间隔层选择， 所述直角棱镜的晶 体光轴方向与斜面法线平面平。
2、行， 且与端面法线 垂直， 楔角取值范围 38 10 39 30 ； 所述 的薄膜间隔层为有机薄膜， 厚度为50um100um， 中间开椭圆孔， 椭圆长短轴比为 1.3。将 BBO 晶体 按上述光轴方向要求切割制作成两个直角棱镜， 棱镜的入射端面和斜面均需抛光和镀防潮膜处 理。将有机薄膜间隔层夹持在两直角棱镜斜面之 间， 使其中间形成一个空气隙。 本发明的器件可以 适用的光波长范围为250nm35000nm ； 消光比优 于 110-5； 抗光损伤阈值 1.2GW/cm 2； 在 250nm 35000nm 波长范围内使用， 允许光入射角范围为 0.6。 透射比和抗光损伤性能优于方解石偏光 棱。
3、镜。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 1 页 CN 102200603 A1/1 页 2 1. 一种空气隙式 BBO 激光偏光棱镜， 它包括直角棱镜 (1) 和薄膜间隔层 (2)， 其特征在 于 ： 整个器件由两个直角棱镜(1)和一个薄膜间隔层(2)组成 ； 直角棱镜(1)中晶体光轴方 向与斜面法线平面平行， 且与端面法线垂直， 楔角取值范围 38 10 39 30 ； 薄膜间 隔层 (2) 为有机薄膜， 厚度为 50um 100um， 中间开椭圆孔， 椭圆长短轴比为 1.3。 2.根据权利要求1所述。
4、的空气隙式BBO激光偏光棱镜， 其特征在于 ： 将薄膜间隔层(2) 夹持到两直角棱镜 (1) 斜面之间， 使薄膜间隔层 (2) 的椭圆孔长轴方向沿直角棱镜 (1) 斜 面长边方向， 两直角棱镜 (1) 夹紧并固定， 内部形成一个空气隙。 权 利 要 求 书 CN 102200597 A CN 102200603 A1/2 页 3 空气隙式 BBO 激光偏光棱镜 技术领域 ： 0001 本发明涉及一种偏光棱镜， 尤其涉及一种适合高功率激光使用的空气隙型设计的 晶体偏光棱镜。 背景技术 ： 0002 目前， 偏光棱镜主要采用方解石双折射晶体设计， 采用空气隙和胶合两种不同的 组合方式， 前者比后者。
5、的抗光损伤阈值明显提高， 但大于 400MW/cm2以上使用， 方解石材料 将难以承受。-BBO 单晶材料有 GW 量级的抗光损伤阈值、 较好的理化性能， 能耐受高功率 激光的冲击， 并且， -BBO 材料比方解石等材料的透过波长范围宽， 尤其在短波处透过性更 强， 适合于制作高功率激光下使用的偏光棱镜。 0003 针对高功率激光特点， 利用 -BBO 单晶材料设计偏光棱镜， 应尽量不使用有机胶 合剂来胶合棱镜， 因胶合剂的抗光损伤阈值远远低于晶体材料。 采用什么方式胶合、 选用何 种棱镜结构、 结构角度如何确定， 是提高此类器件性能的关键问题， 但至今还没有一个较系 统的解决方法。 发明内容。
6、 ： 0004 为了满足高功率光使用要求， 本发明解决了高功率激光偏光棱镜结构设计问题， 提供了一种使用空气隙起偏的晶体偏光棱镜设计方法， 能够满足 1GW/cm2以下光功率密度 使用要求。 0005 本发明的技术方案如下 ： 本发明采用有机薄膜和 -BBO 晶体材料， 其特征是 ： 整 个器件由两个相同楔角的直角棱镜和一个有机薄膜间隔层组成， 有机薄膜间隔层位于两 个直角棱镜中间 ； 两直角棱镜中晶体光轴方向与斜面法线平面平行， 且与端面法线垂直， 棱镜斜面和端面均需光学抛光和镀防潮膜处理， 斜面和端面夹角 ( 楔角 ) 取 38 10 39 30之间角度 ； 有机薄膜间隔层厚度为 50um。
7、 100um， 中间开与直角棱镜尺寸相匹配 的椭圆孔， 它与两个直角棱镜组合压紧后形成空气隙， 椭圆孔为光束通过间隙。 器件利用空 气隙界面， 使前直角棱镜中的两种相互垂直振动的光束分离， 符合全反射条件的一束光被 界面全部反射掉， 而另一束没有达到全反射条件的光束则透过， 成为有用的线偏振光。 0006 本发明的偏光棱镜端面形状没有规定 ； 可以适用的波长范围为 250nm 35000nm， 自然透射比在250nm处35， 可见至近红外区透射比变化不大， 均透射比在80左右 ； 消 光比优于110-5； 800nm激光下抗光损伤阈值1.2GW/cm2。 透射比和抗光损伤性能优于方解 石偏光棱。
8、镜。 0007 光入射角度大小会影响到偏振光的输出， 本发明设计器件在 250nm 35000nm 波 长范围内使用， 允许光入射角范围为 0.6。 附图说明 ： 0008 图是本发明的组合结构示意图。 说 明 书 CN 102200597 A CN 102200603 A2/2 页 4 0009 标号说明 ： 1 有机薄膜间隔层、 2 直角棱镜、 3 空气隙位置、 4 晶体光轴方向、 S 楔角 具体实施方式 ： 0010 由图所示， 本发明器件由直角棱镜 2 和有机薄膜间隔层 1 组合而成。选择光学优 质 BBO 单晶， 确定好晶体光轴方向 4 后， 制作成通光端面为方形或正多边形的长条毛坯。
9、， 将 毛坯沿侧面切割开来， 分成两个直角棱镜， 两个直角棱镜的大小可以不同， 但两个直角棱镜 的楔角 S 在研磨抛光过程中应保持一致 ； 直角棱镜抛光后应进行防潮处理， 抛光面真空镀 制 150nm 左右厚的防潮薄膜。有机薄膜间隔层 1 的中心开出一个椭圆孔， 椭圆长短轴比为 1.3， 椭圆与薄膜间隔层周边距离为 1mm。按图所示， 将薄膜间隔层 1 夹持到两个直角棱镜 2 之间， 并使椭圆孔长轴方向沿斜面长边方向， 压紧并固定， 中间自然形成一个空气隙 3。 0011 本产品主要用途 ： 主要应用于高功率激光起偏或检偏， 也可以作为宽带起偏检偏 器使用， 更可以替代方解石偏光棱镜在低功率密度情况下使用。器件小型化工艺技术难度 比方解石偏光棱镜小 ； 也可以制作成大孔径偏光棱镜， 缓解方解石晶体的取材难度。 说 明 书 CN 102200597 A CN 102200603 A1/1 页 5 说 明 书 附 图 CN 102200597 A 。