一种超宽带消色差补偿器

摘要

本发明公开了一种宽带消色差补偿器，包括一片氟化镁晶体波片、一片石英晶体波片和一片蓝宝石晶体波片；组装结构为一片氟化镁晶体波片夹在一片蓝宝石晶体波片和一片石英晶体波片的中间，三片晶体波片的光轴都与通光面平行，组合时，蓝宝石晶体波片光轴和氟化镁晶体波片的光轴平行，与石英晶体波片的光轴垂直。采用波片的计算公式，利用数学模型进行优化设计，可以得出三片晶体波片的厚度参数，从而在410‑2600nm整个波段满足补偿器的效果。

权利要求

1.一种超宽带消色差补偿器，包括一片氟化镁晶体波片、一片石英晶体波片和一片蓝宝石晶体波片；组合结构为一片氟化镁晶体波片夹在一片蓝宝石晶体波片和一片石英晶体波片的中间，三片晶体波片的光轴都与通光面平行，组合时，蓝宝石晶体波片光轴和氟化镁晶体波片的光轴平行，与石英晶体波片的光轴垂直，根据色散方程及延迟量公式，利用数学模型进行优化设计，可以得出三片晶体波片的厚度，石英晶体厚度为0.561mm，氟化镁厚度为0.203mm，蓝宝石晶体厚度为0.355mm；从而在400-2700nm整个波段范围，延迟量变化在±

10°范围内，延迟精度优于λ/36。

2.根据权利要求1所述的一种超宽带消色差补偿器,其特征在于：连接方法可以是光胶、空气隙结构或者胶水胶合连接。

说明书

一种超宽带消色差补偿器

技术领域

[0001] 本发明专利涉及光学元件中的一种补偿器，尤其是一种超宽带消色差补偿器，使用范围在400-2600nm。

背景技术

[0002] 能使两个在相互垂直方向上振动的场矢量产生一定的光程差或者相位差的装置，称为补偿器，补偿器能对振动方向相互垂直的两束线偏振光产生连续改变即可控制的相位差。传统的补偿器有单片晶体结构的补偿器、消色差补偿器、巴比涅补偿器以及索利尔-巴比涅相位补偿器。

[0003] 单片晶体补偿器：一般利用石英晶体，只能对单波长的延迟精度较好。

[0004] 消色差补偿器：一般利用石英晶体和氟化镁晶体组合而成，在一定波长范围内，具有很高的延迟精度，市面上使用比较多。

[0005] 巴比涅补偿器：是由两个同质的石英晶体劈组成，这两个劈的光轴相互垂直，其缺点是必须使用极细的入射光束，因为宽的光束的不同部分会产生不同的相位差。

[0006] 索利尔-巴比涅相位补偿器：是由两个平行的石英劈和一个石英平面板组成，石英板的光轴与两劈的光轴垂直，上劈可由微调螺丝使之平行移动，从而改变光线通过两劈的总厚度得到某波长的相位值。

[0007] 补偿器可以在任何波长上产生所需要的波片；可以补偿及抵消一个元件的自然双折射；也可以在一个光学器件中引入一个固定的延迟偏置；经校准定标后，还可以用来测量待求波片的相位延迟。因此在很多光学仪器中，有着广泛的应用价值。

[0008] 但在激光系统、光通讯器件以及光测试测量仪表、数码相机等消费行业的偏振系统，偏振光路中需要同时使用多个波长。现有的结构往往是单波长补偿或者是有限波段内的补偿，本发明将以上应用需求结合起来，发明了一种超宽带消色差补偿器，可以实现整个波段400-2600nm内的消色差补偿。

发明内容

[0009] 现有方法的缺点：一般是单波长补偿或者是有限波段内的消色差补偿，而有限波段内取决于材料的性能，波带宽度一般300nm左右，无法再拓宽。

[0010] 为了解决上述宽带消色差补偿器的问题，本发明提供方法方案为：在传统的消色差补偿器的基础上，改两片结构为三片结构，三片结构中的晶体为经过严格刷选的双折射匹配的材料，三种材料各不相同。

[0011] 一种超宽带消色差补偿器的设计方法，对现有的双折射晶体材料进行双折射匹配，发现氟化镁晶体、石英晶体和蓝宝石晶体的双折射能够满足设计要求。组合结构为一片氟化镁晶体波片夹在一片蓝宝石晶体波片和一片石英晶体波片的中间，三片晶体波片的光轴躺在通光面内，组合时，蓝宝石晶体波片光轴和氟化镁晶体波片的光轴平行，与石英晶体波片的光轴垂直。采用组合波片的计算公式，利用数学模型进行优化设计，可以得出三片晶体波片的厚度参数。

[0012] 进一步，采用本发明设计的四分之一超宽带补偿器，在410-2700nm整个波长范围，延迟量变化在±10°范围内，即延迟精度优于λ/36。

[0013] 更进一步的，一种超宽带消色差补偿器的连接方法可以是光胶、空气隙结构或者胶水胶合连接。

附图说明

[0014] 图1为本发明的设计的一种延迟量曲线；

[0015] 图2为本发明的超宽带消色差补偿器结构。具体实施例

[0016] 根据本发明内容，如图2，采用一片石英晶体波片11、一片氟化镁晶体波片12和一片蓝宝石晶体波片13，三片波片的通光面S1、S2、S3、S4、S5、S6抛光，组装结构为一片氟化镁晶体波片12夹在一片蓝宝石晶体波片13和一片石英晶体波片11的中间，三片晶体波片的光轴躺在通光面内，组合时，蓝宝石晶体波片13的光轴和氟化镁晶体波片12的光轴平行，与石英晶体波片11的光轴垂直，连接方式采用光胶连接。

[0017] 设石英晶体11、氟化镁晶体12和蓝宝石晶体13的双折率分别为：ne、no、Ne、No、nne、nno；厚度分别为d1、d2、d3，根据色散方程，利用延迟量公式：

[0018]

[0019] 优化可以得出，满足不同波长范围延迟量的厚度尺寸d1、d2和d3。

[0020] 图1为410-2700nm四分之一超宽带消色差补偿器的延迟曲线，纵坐标单位为°，横坐标单位为nm。在整个波长范围内，相位延迟量变化在10°内，具有很好的延迟精度，此时对应的晶体厚度分别为d1=0.561mm，d2=0.203mm，d3=0.355mm。

[0021] 以上，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本法的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求界定的保护范围为准。