平行平面薄膜光束分束方法及其分束器.pdf

摘要
申请专利号：	CN91104718.2	申请日：	1991.07.10
公开号：	CN1068662A	公开日：	1993.02.03
当前法律状态：	驳回	有效性：	无权
法律详情：	\|\|\|公开\|\|\|
IPC分类号：	G02B27/14	主分类号：	G02B27/14
申请人：	华中理工大学;
发明人：	曹明翠; 游立德; 刘夏安
地址：	430074湖北省武汉市武昌珞喻路151号
优先权：
专利代理机构：	华中理工大学专利事务所	代理人：	骆如碧
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内容摘要

本发明公开的平行平面薄膜光束分束方法及其分束器，特别适用于激光应用技术范畴，按需要将一束激光分成为N束等光强的平行光束，其方法为将基片加工成两平行平面，在入射面上通过一特定点绘一条平行于该面底边的平行线，将基片分为两部分，靠底边部分镀增透膜，另一部分镀全反膜，在另一平行面上，通过相邻两个反射点连线的中心点绘制平行于基片底边的平行线，将该平面绘制成所需的N条窄带，各自镀反射率不同的反射膜。

权利要求书

1：一种平行平面薄膜光束分束方法，其特征为它包括下列步骤： (1)将基片加工成平行平面P和F基片， (2)根据需要确定相邻两束光之间距离，从而选择基片厚度B和调整基片入射面入射光与其法线的夹角α， (3)在入射平面P及出射平面F上绘制一入射激光束多次反射的反射点， (4)在入射面P上，通过入射光点和其相邻的反射点之间连线的中心点，绘制一条平行于基片底边L的直线K，将基片分成两部分(1)及(2)，第(1)部分镀增透膜，反射率小于0.1%，第二部分镀全膜，反射率大于99.8%， (5)在出射面F上，分别通过相邻反射点之间的中心点，绘制平行于基片底边L的直线，将出射面分成N条长方形窄带， (6)在出射面N条长方形窄带上各自镀反射膜，但反射率各不相同，它们从基片底边L构成的第一层窄带开始到最上面一层的反射率分别为 (N-1)/(N) ， (N-2)/(N-1) ， (N-3)/(N-2) ……， 1/2 ，增透膜。
2：根据权利要求1所述方法制作的光束分束器，其特征为一长方体基片，入射面P和出射面F平行，它们与相邻平面垂直，入射面P上有一条平行于底边L的直线K，将该基片分为两部分（1）和（2），第（1）部分镀增透膜，反射率小于0.1%，第（2）部分镀全反膜，反射率大于99.8%，基片F面上有N条平行于底边L′的长方形窄带，在各窄带上镀反射膜，从底边L构成的第一层窄带开始，到最上面一层的反射率分别为 (N-1)/(N) ， (N-2)/(N-1) ， (N-3)/(N-2) … 1/2 ，增透膜，根据相邻两束光之间距离选择基片厚度B及基片法线与水平线之间的夹角α值。

说明书

本发明属激光技术。
    美国《光学工程》1989年发表的“用于激光分束的Dammann光栅”（Dammann    Grafings    for    Laser    boam    Sheping    Optlcal    Engineering    Vol.28，No.12，PP1267，1989）一文中指出，二元位相光栅中Dammann    grating可以将一束激光分为强度近似相等而方向不相同的多束光。但是，这种方法及由此而产生的分束器制作复杂，效率低（60-70%）。《机算机制全息图》（祖良等著，清华大学出版社）一书指出，计算全息图、体全息光栅可以将一束光扩束，再将此束光通体全息光栅分成多束平行光，这种方法制作的分束器仍然存在制作复杂、效率低的缺点，而且很难使各束光强相等。由此可见，现代激光分束方法及其装置很难集光强相等、方向相同于一体且又制作简单，能确保有较高的效率。

    本发明的目的是提供一种平行平面薄膜光束分束方法及用这种方法制作的分束器，将一束激光器分成为一维或二维的等光强、平行的多光束陈列。

    为确保上述技术方案的实施，本发明采取以下方法，如图1所示，利用一块长方体基片，将它加工成平行平面P及F基片，根据两束光之间距离选择基片厚度B及入射面入射光与其法线的夹角α，在入射面P及出射面F上绘制一入射激光束多次反射的反射点，通过入射点和其相邻的反射点之间连线的中心点绘制一条平行于基片底边地直线，将该基片分成两部分，靠近底边包含入射点的部分镀增透膜，反射率小于0.1%，第二部分镀全反膜，反射率大于99.8%，在出射面上，分别通过相邻反射点间的中心点绘制平行于基片该平面底边的若干条直线，将出射面分成N条长方形窄带，在各窄带上各自镀反射膜，各反射膜的反射率各不相同，它们从基片底边构成的第一层窄带开始，到最上面一层的反射率分别为 (N-1)/(N) ， (N-2)/(N-1) ， (N-3)/(N-2) ……， 1/2 ，增透膜。根据这种方法制作的光束分束器，其结构如图4所示，基片形状呈一长方体，基片入射面P和出射面F平行，它们与相邻平面垂直，入射面上有一条平行于底边的直线将基片分为两部分，靠近底边的一部分镀增透膜，反射率小于0.1%，第二部分镀全反膜，反射率大于99.8%，基片另一平行平面，即出射面上有N条（根据需要确定）平行于该基片平面底边的长方形窄带，在各窄带上镀上反射膜，从底边构成的第一层窄带开始直到最上面一层的反射率分别为 (N-1)/(N) ， (N-2)/(N-1) ， (N-3)/(N-2) ……， 1/2 ，增透膜，基片厚度，B入射面入射光方向与其法线之间的夹角α根据两束光之间的距离选定。

    本发明的优点在于可将一束激光分为等光强的2到5束平行光束列陈，效率高达85-96%，工艺相对简单，若用1×2，1×3，1×4，1×5四片分束器，两两组合即可获得2×2，2×3，22×4，2×5，3×3，3×4，3×5，4×4，4×5，5×5等10种二维光束列陈。

    图1是基片及其安装示意图

    图2是基片前表面（入射面）镀膜图。

    图3是基片后表面（出射面）镀膜图。

    图4是一维光束分束器。

    图5是二维光束分束器。