无偏振的立方棱镜带通滤光片的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种无偏振的立方棱镜带通滤光片，它位于组成立方棱镜的两个等腰直角棱镜的斜面之间，并由第一反射镜、第一间隔层、第二反射镜、第二间隔层、第三反射镜、第三间隔层、第四反射镜、第四间隔层、第五反射镜、第五间隔层、第六反射镜按顺序依次排列组成，第一反射镜的基本周期结构为M2LM2H2，第二和第四反射镜的基本周期结构为H1M1LM1，第三和第五反射镜的基本周期结构为M1LM1H1，第六反射镜的基本周期结构为H2M2LM2，H1表示第一高折射率膜，H2表示第二高折射率膜，M1表示第一中间折射率膜，M2表示第二中间折射率膜，L表示低折射率膜；第一间隔层、第二间隔层、第三间隔层、第四间隔层、第五间隔层为低折射率膜。本发明可广泛应用于投影显示和光通讯领域。
【专利说明】无偏振的立方棱镜带通滤光片
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种无偏振的立方棱镜带通滤光片，属于光学领域，可广泛应用于光学、光电、激光仪器和技术，特别是用于投影显示和光通讯等领域。
【背景技术】
[0002]现有带通滤光片都是由高折射率(H)和低折射率(L)两种薄膜交替组成的，其结构为:{[反射镜-间隔层-反射镜]LP，如U(HL)iH xL H(LH)iJUj,式中(HL)iH, H(LH)1是反射镜，xL表示干涉级次为X的低折射率膜间隔层，i是反射镜的基本周期数，j是带通滤光片的周期数，最后的L是带通滤光片的耦合层或减反射层。由于反射镜的带宽和反射率是由这两种材料的光学导纳之比决定的，因此带通滤光片的特性主要也取决于两种材料的光学导纳之比。但是，这个比不仅随光线的入射角而变化，而且对s、P两个偏振分量会产生很大的差异。从薄膜光学可知，rIs=Ii cos Θ，np=n/cos θ，Θ为光在膜层中的折射角，并可用正弦定律与入射角相联系，于是，
[0003]η Hs/ η Ls=cos Θ H/cos Θ L
[0004]nHp/ n Lp=cos Θ L/cos Θ H
[0005]对s、P两种偏振分量而言，高、低折射率两种材料的光学导纳之比可进一步写成:
[0006](n H/ n L) s/ (n H/ n L) P= (cos θ h) 2/ (cos θ l) 2
[0007] 由于(cos ΘΗ)2/(cos Θ)2总是大于1，且入射角越大，此比值越大。这说明S偏振的反射带宽总是比P偏振的反射带宽大，S偏振的反射率总是比P偏振的反射率高。这在由高折射率和低折射率两种薄膜交替组成的反射镜中是一种固有的特性。
[0008]由于现有技术的带通滤光片常被要求用于平行光中且垂直入射的情况，所以并无上述问题，但随着技术的进步，不断出现把带通滤光片用于45°入射的平板和立方棱镜之中，特别是对立方棱镜，由于玻璃-膜层界面上的入射角为45°，它比平板时空气-膜层界面上的入射角45°的偏振效应会大许多，所以迄今未能设计制造。为说明此问题，表1计算了入射角为45°时高、低折射率两种膜层中的折射角ΘΗ、Θ ?为方便比较，计算中高折射率膜层的折射率均取2.43，低折射率膜层的折射率均取1.38。可以看出，立方棱镜中玻璃-膜层界面的折射角远远大于平板中空气-膜层界面的折射角，而且玻璃折射率越高，折射角越大。而折射角越大，表示(COS ΘΗ) V (cos Θ L)2比值越大，偏振效应越严重，这时S、P偏振分离越大。这就是迄今未见有立方棱镜带通滤光片应用的根本原因所在。
[0009]表1
[0010]类 g 高折射率膜中的低折射率膜中的__折射角ΘΗ__折射角Θ:_
平板:折射率〗.ο的空气/膜层16.9°__mr_
折射率1.52的玻璃/膜层26.1°51.2°
立方棱镜
折射率1.75的玻璃/膜层30.6°63,7°
[0011]同样在45°入射角的情况下，虽然平板型带通滤光片偏振效应较小，但是它会引进较大的成像像差，故在某些场合必须使用立方棱镜，但立方棱镜的偏振效应又无法解决，为此，设计人员只好用一个偏振转换合成系统先把自然光转换成偏振光，然后再入射到立方棱镜的带通滤光片上。例如，在投影显示系统中，通常先把自然光分解为S、P偏振光，然后把P偏振光转换成S偏振光,最后再与另一束未经转换的s偏振光合成全s偏振的线偏振光，这样使用立方棱镜时带通滤光片当然就不会再产生S、P偏振分离。问题是这样做不仅因使用偏振转换合成系统而使成本显著提高，而且造成光束质量变差、大量光能损失。在投影显示中，经偏振转换合成系统后光能损失会在25%左右。
【发明内容】
[0012]本发明的目的是克服上述现有技术的缺陷，在没有偏振转换合成系统的情况下，提供一种无偏振的立方棱镜带通滤光片。
[0013]为实现上述目的，本发明在分析现有带通滤光片用于立方棱镜时产生异常偏振分离原因的基础上，提出了一种新的构思，以减小立方棱镜带通滤光片两个透射-反射过渡区的s、p偏振分离。总起来说，现有带通滤光片用于立方棱镜时存在两个问题:首先，现有带通滤光片的反射镜只釆用高、低折射率两种膜层材料，无法对S、P两个偏振分量同时满足宽波段上的光学导纳匹配；其次是现有带通滤光片常被用于平行光且垂直入射，因此设计时不需要考虑S、p两个偏振分量的透射位相差。为此，本发明提出新的主要构思:采用三种材料来构成立方棱镜带通滤光片的反射镜，且每个反射镜所选用的材料和材料排列的次序可有所不同，以满足宽波段透射带的光学导纳匹配，使整个滤光片S、P两个偏振分量的通带的光学导纳都等于入射媒质(玻璃)以及出射媒质(也是玻璃)的光学导纳，其主要目的是同时提高S、P偏振光的通带透射率；采用不同折射率材料排列的反射镜结构来构成嵌入式的多个带通滤光片，以减小宽波段通带上S、P的偏振透射位相差，其主要目的是使各种材料对应的S、p光学导纳之比等于或接近于1，减小s、p偏振光在通带中的偏振分离。
[0014]具体地说，本发明所采取的技术方案是:
[0015]一种无偏振的立方棱镜带通滤光片，它被设置在构成立方棱镜的两个等腰直角棱镜的斜面之间，该带通滤光片由第一反射镜R1、第一间隔层S1、第二反射镜R2、第二间隔层S2、第三反射镜R3、第三间隔层S3、第四反射镜R4、第四间隔层S4、第五反射镜R5、第五间隔层S5、第六反射镜R6按顺序依次排列组成，其中，第一反射镜R1的基本周期的结构为(M2LM2H2)，第二反射镜R2和第四反射镜R4的基本周期的结构为(H1M1LM1)，第三反射镜R3和第五反射镜R5的基本周期的结构为(M1LM1H1)，第六反射镜R6的基本周期的结构为(H2M2LM2)，H1表示第一高折射率膜，H2表示第二高折射率膜，M1表示第一中间折射率膜，M2表示第二中间折射率膜，L表示低折射率膜；第一反射镜R1、第二反射镜R2、第三反射镜R3、第四反射镜R4、第五反射镜R5和第六反射镜R6的基本周期数为大于等于I的正整数;第一间隔层S1、第二间隔层S2、第三间隔层S3、第四间隔层S4、第五间隔层S5为低折射率膜L ;所述带通滤光片的周期数为大于等于I的正整数。
[0016]优选地，本发明所述第一反射镜R1、第二反射镜R2、第三反射镜R3、第四反射镜R4、第五反射镜R5和第六反射镜R6的基本周期数分别为I?6个。
[0017]优选地，本发明所述带通滤光片的周期数为I?3个。
[0018]优选地，本发明的立方棱镜的两个等腰直角棱镜的折射率为1.52?1.75。
[0019]进一步地，本发明中，光在等腰直角棱镜其中一个直角面的空气-玻璃界面上的入射角为0°，在玻璃-膜层界面上的入射角为45°。
[0020]优选地，本发明的带通滤光片的第一间隔层S1、第二间隔层S2、第三间隔层S3、第四间隔层S4、第五间隔层S5分别采用干涉级次为2?6的低折射率膜L。
[0021]优选地，本发明的第一高折射率膜H1、第二高折射率膜H2、第一中间折射率膜Mp第二中间折射率膜M2、低折射率膜L的折射率对应地分别为2.43,2.31、1.593、1.537、
1.38。
[0022]利用上述本发明的设计方案，在没有使用偏振转换合成系统的情况下，就能提供一种无偏振的立方棱镜带通滤光片。
[0023]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0024]现用的带通滤光片不能用于光线倾斜入射的情况，当光线在空气中(对应于平板)或玻璃中(对应于立方棱镜)倾斜入射(最常见的是45°入射)到带通滤光片时，由于s偏振光和P偏振光的光学导纳在本质上势必发生很大差异，从而导致带通滤光片的透射分光曲线产生很大的S、P偏振分离而失去带通滤光片的功能，特别是在立方棱镜带通滤光片中，滤光片的P偏振光透射带会变得非常宽，而s偏振光透射带又会变得非常窄，这在诸如投影显示和光通讯的系统中是不可能实际使用的。
[0025]本发明直接设计了立方棱镜的带通滤光片，了解这一设计原理后，设计光线倾斜入射时的平板带通滤光片就轻而易举了。本发明采用高、中、低折射率的三种材料来构成立方棱镜带通滤光片的反射镜，且每个反射镜所选用的材料和材料排列的次序可有所不同，以满足滤光片在整个宽波段的透射带上S、P偏振光的光学导纳匹配，提高了 S、P偏振光的通带透射率；同时采用不同折射率材料排列的反射镜结构来构成嵌入式的多个带通滤光片，以减小宽波段透射带的S、p偏振透射位相差，减小了 s、p偏振光在通带中的偏振分离。这些重要突破不仅使立方棱镜带通滤光片可以适用于棱镜的折射率从1.52直到1.75，而且可以获得优异的滤光片性能:滤光片透射带的s、p偏振光平均透射率均可达到99%左右，这主要归因于光学导纳的匹配；带通滤光片短波透射-反射过渡区和长波透射-反射过渡区中透射率为50%处的S、P偏振光的波长分离均可小于2nm，最佳结果达到0.2nm，这主要归因于s、p偏振光透射位相差的减小。这为设计光学、光电、激光系统和仪器带来了颠覆性的进展，特别是在投影显示和光通讯等领域中不仅可节约成本、减小体积和重量，而且可显著提高光学性能。
[0026]现有技术还未认识到直接设计立方棱镜带通滤光片的方法，而是采用诸如偏振转换合成系统之类的方法来回避这一难题；现有技术也从未认识到采用三种材料来构成带通滤光片的反射镜，可以实现带通滤光片宽波段上的S、P偏振光的光学导纳匹配,增加滤光片透射带的透射率；现有技术更从未认识到采用不同折射率材料排列的反射镜结构来构成嵌入式的多个带通滤光片可以减小宽波段透射带中的偏振透射位相差，消除或减小S、P偏振光在通带中的偏振分离。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1是本发明立方棱镜带通滤光片的工作原理示意图。
[0028]图2是现有带通滤光片的S、P偏振和平均透射分光曲线。
[0029]图3是现有带通滤光片的S、P偏振位相差曲线。
[0030]图4是本发明的带通滤光片的基本周期结构示意图。
[0031]图5是本发明的带通滤光片的每层膜的膜厚和折射率的对应关系图。
[0032]图6是图5所示的带通滤光片的S、P偏振和平均透射分光曲线。
[0033]图7是图5所示的带通滤光片的S、P偏振位相差曲线。
[0034]图8是图6所示的带通滤光片减小透射带半宽后的S、P偏振和平均透射分光曲线。
[0035]图9是图6所示的带通滤光片展宽透射带半宽后的S、P偏振和平均透射分光曲线。
[0036]图10是本发明在棱镜折射率1.75时带通滤光片的S、p偏振和平均透射分光曲线。
【具体实施方式】
[0037]图1是本发明立方棱镜带通滤光片的工作原理示意图。带通滤光片2被夹在构成立方棱镜的等腰直角棱镜I和等腰直角棱镜3的斜面之间；作为优选实施方式，等腰直角棱镜的折射率可根据需要在1.52?1.75之间任意选用，而考虑到成本和玻璃质量，极大多数情况选用折射率为1.52的K9玻璃。入射光在等腰直角棱镜I的其中一个直角面的空气-玻璃界面上入射，入射角为0°，进入玻璃后，在玻璃-膜层界面上的入射角为45°，经带通滤光片后，透射光谱由等腰直角棱镜3的其中一个直角面出射，反射光谱被带通滤光片反射后，由等腰直角棱镜I的另一个直角面出射。
[0038]图2是现有带通滤光片的s、p偏振和平均透射分光曲线。该带通滤光片由高折射率(H)和低折射率(L)两种薄膜交替组成，其结构为:{[(HL)2H 2L H(LH)2]L}4，H、L的折射率分别为2.43和1.38，共48层膜。在垂直入射时，稍经膜厚优化即能得到优良的光学性能:透射带半宽10nm，平均透射率99%。很遗憾，该滤光片镀到立方棱镜斜面上后，由于s、p偏振分离，性能明显恶化，虽然H，L各层膜的厚度重新进行了反复优化，但结果仍如图2所示Φ偏振光半宽从IOnm增加到39nm，s偏振光半宽则从IOnm减小到1.5nm,由于平均透射率Tav=(Ts+Tp)/2，故使平均透射率曲线产生了很大的台阶，失去了带通滤光片的功能。分析其在立方棱镜中性能显著恶化的原因，主要有:一是现有带通滤光片只釆用高、低折射率两种膜层材料，无法对S、P两个偏振分量同时满足宽波段上的光学导纳匹配；二是现有带通滤光片因为常被用于平行光且垂直入射，因此设计时不考虑S、P两个偏振分量的透射位相差。图3是图2所示现用带通滤光片的s、p偏振透射位相差曲线，可以看出，s、p偏振透射位相差在通带区不仅产生很大波动，而且其平均值可达180°左右，导致s、p两个偏振分量在通带中的透射率产生异常的偏振分离。
[0039]为克服上述问题，本发明提出采用高、中、低折射率的三种材料来构成立方棱镜带通滤光片的反射镜，且每个反射镜所选用的材料和材料排列的次序可有所不同，以满足宽波段透射带的光学导纳匹配，使整个带通滤光片S、P偏振光的光学导纳等于入射媒质(玻璃)以及出射媒质(也是玻璃)的光学导纳，提高S、P偏振光的通带透射率；采用不同折射率材料排列的反射镜结构来构成嵌入式的多个带通滤光片，以减小宽波段透射带的S、P偏振透射位相差，使各种材料对应的S、P光学导纳之比等于或接近于1，减小S、P偏振光在通带中的偏振分离。图4是本发明的带通滤光片的基本周期结构示意图，如图4所示，所有反射镜(从R1到R6)都由三种材料组成，其中反射镜R1和R6由H2、M2和L三种材料组成，反射镜R2、R3> R4和R5由氏、M1和L三种材料组成；并且，反射镜的基本周期具有不同折射率材料排列的结构，其中反射镜R1的基本周期为(M2LM2H2)，反射镜R2和R4的基本周期为(H1M1LM1)，反射镜R3和R5的基本周期为(M1LM1H1)，反射镜R6的基本周期为(H2M2LM2)。利用上述反射镜结构来构成嵌入式的多个带通滤光片，其中所有间隔层为低折射率膜L，这样就构成了图4所示的本发明的带通滤光片的基本周期结构:第一反射镜R1-第一间隔层S1-第二反射镜R2-第二间隔层S2-第三反射镜R3-第三间隔层S3-第四反射镜R4-第四间隔层S4-第五反射镜R5-第五间隔层S5-第六反射镜R6,即(M2LM2H2) X1L (H1M1LM1) X2L (M1LM1H1)X3L(H1M1LM1)X4L(M1LM1H1)X5L(H2M2LM2)，其中 X1、x2、x3、X4 和 X5 分别对应地为第一间隔层 S1'第二间隔层S2、第三间隔层S3、第四间隔层S4和第五间隔层S5的干涉级次。4、&、巧、化和X5的取值范围为2~6, X1 x2> X3> X4和X5可以相同也可以不同。由于本领域的专业技术人员常把“反射镜-间隔层-反射镜”结构称为单腔带通滤光片，故在上述基本周期结构中可把第三反射镜R3-第三间隔层S3-第四反射镜R4视作嵌入的第一个单腔带通滤光片:(M1LM1H1) X3L(H1M1LM1)，根据薄膜光学，在带通滤光片中心波长上，由于X3L是半波倍数的膜厚，这第一个嵌入的单腔带通滤光片可以全部消去，剩下的结构为:(M2LM2H2) X1L(H1M1LM1)X2LX4L(M1LM1H1)X5L(H2M2LM2)，于是第二反射镜R2-第二间隔层S2和第四间隔层S4-第五反射镜R5是嵌入的第二个单腔带通滤光片:(H1M1LM1) (XX4)L(M1LM1H1)，同样，在带通滤光片中心波长上，这第二个嵌入的单腔带通滤光片又可以全部消去，最后剩下的第一反射镜R1-第一间隔层S1和第五间隔层S5-第六反射镜R6是最外面的第三个单腔带通滤光片:(M2LM2H2)(Xj+Xg) L (H2M2LM2)。把上述这三重单腔带通滤光片嵌在一起来构成本发明的带通滤光片，由于各个腔的反射镜结构互不相同，且间隔层级次也会有所差异，使滤光片宽波段透射带的
S、P偏振透射位相差得到充分调节和抑制。
[0040]上述基本周期结构可以作进一步扩展，以得到不同特性要求的无偏振的带通滤光片，写成通式为:{ [(M2LM2H,)1 丨 X, L (H1M1LM,)'' X2L (M 丨 LM 丨 H 丨 y ' X3I,
(H1M1LM1/4 X4L (M1LM1H1)15 X5L (H2M2LM2)l(']L}j，其中 i” i2、i3、i4、i5 和 i6 分
别是第一反射镜R1、第二反射镜R2、第三反射镜R3、第四反射镜R4、第五反射镜R5和第六反射镜R6的基本周期数，各反射镜的基本周期数的取值分别优选为I~6 ; j是带通滤光片的周期数，带通滤光片的周期数j是大于等于I的正整数，j优选为I~3。
[0041 ] 根据上述设计原理，对折射率为1.52的K9玻璃棱镜上的(M2LM2H2) 22L (H1M1LM1) 32L(M1LM1H1)42L(H1M1LM1)42L(M1LM1H1)32L(H2M2LM2)2TFCal 商用薄膜设计软件稍经
厚度优化，即得到图5所示的本发明的一种带通滤光片的每层膜的厚度和折射率的对应关系。在图5所示的结构中，带通滤光片釆用5种材料:第一高折射率膜H1的折射率为2.43，第二高折射率膜H2的折射率为2.31，第一中间折射率膜M1的折射率为1.593，第二中间折射率膜M2的折射率为1.537，低折射率膜L的折射率为1.38，总膜层数共77层。各膜层的厚度依次为 130.82，176.86，107.93，71.58，82.19，336.26，98.31，30.94，344.44，64.47, 11
8.27，165.61，127.46，66.07，116.81，167.45，126.98，65.89，122.07，229.24，59.18，331.9，122.3，169.75，108.05，69.03，127.96，165.21，121.57，65.63，123.56，165.04，122.38，65? 59，124.96，165.79，124.34，60.9，327.81，59.24，126.66，164.58，125.9，65.47, 121.63，I65.03，123.58，65.43，120.96，165.19，124.09，65.85，119.34，165.18，122.28，401.25，51.74，181.16，122.79，65.77，113.74，169.64，123.72，65.4，107.46，166.56，124.72，69.52，325.77，98.14，143.48，162.55，82.69，53.13，162.75，134.95，140.46，单位为 nm。图 6 是图5所示的带通滤光片的S、P偏振和平均透射分光曲线，在透射-反射过渡区透射率为50%处，平均透射光半宽为34nm, p偏振光半宽为35.8nm, s偏振光半宽为32.8nm,其中短波透射-反射过渡区透射率为50%处的s、p偏振分离为1.3nm，长波透射-反射过渡区透射率为50%处的S、P偏振分离为1.7nm,通带波长区556nm~584nm的平均透射率为98.6%。图7是图5所示的带通滤光片的s、p偏振透射位相差曲线，可以看出，s、p偏振透射位相差在通带区不仅波动很小，而且其值也很小，其中短波556nm处为43°，长波583nm处为-45°，即整个通带的S、P偏振透射位相差绝对值都小于45°。值得注意的是,在波长569nm处s、p偏振透射位相差曲线从0°跳跃至360°，其意义是在通带中波长小于569nm的区域，位相差为正值，即P偏振位相大于s偏振位相；而在通带中波长大于569nm的区域，位相差为负值，即P偏振位相小于s偏振位相。由于通带的S、P偏振透射位相差绝对值都小于45°，故使s、p偏振光的透射分光曲线分离很小。
[0042]图6所示的带通滤 光片的平均透射光曲线表明，图5所示的结构可获得半宽34nm的带通滤光片，但在有些应用中，要求透射带的半宽更小，而在另一些应用中，则要求透射带的半宽更大，为此，可以通过调节各反射镜的基本周期数L i2、i3、i4、“和i6、带通滤光片的周期数j以及各间隔层的干涉级次χι、χ2、χ3、χ4和X5来实现。若把图5所示的K9玻璃棱镜上的膜系结构适当增加反射镜的基本周期数，如(M2LM2H2) 22L (H1M1LM1) 42L (M1LM1H1) 52L(H1M1LM1) 52L (M1LM1H1) 42L (H2M2LM2)2，然后同样用TFCal商用薄膜设计软件稍作厚度优化，在使用完全相同的材料时，这时总膜层数增加到93层。图8所示是该带通滤光片减小透射带半宽后的S、P偏振和平均透射分光曲线。从图8可知，在透射-反射过渡区透射率为50%处，平均透射光半宽减小到23nm，p偏振光半宽为25.2nm，s偏振光半宽为22.4nm，其中短波透射-反射过渡区透射率为50%处的s、p偏振分离为1.3nm，长波透射-反射过渡区透射率为50%处的S、P偏振分离为1.5nm，通带波长区560nm~579nm的平均透射率为99.3%。若还要进一步减小半宽，则还可继续增加反射镜的基本周期数和提高间隔层的级次。相反，若把图5所示的K9玻璃棱镜上的膜系结构适当减少反射镜的基本周期数:([(M2LM2H2) 2L(H1M1LM1)22L(M1LM1H1) 32L(H1M1LM1) 32L(M1LM1H1)22L(H2M2LM2) ]L}2,贝U带通滤光片的半宽可以展宽，这时，由于减少了反射镜的基本周期数，反射区的截止度下降，所以需要增加带通滤光片的周期数j (=2)，然后同样用TFCal商用薄膜设计软件作厚度优化，在使用完全相同的材料时，总膜层数变为100层。图9所示是该带通滤光片展宽透射带半宽后的S、P偏振和平均透射分光曲线。从图9可知，在透射-反射过渡区透射率为50%处，平均透射光半宽增加到53nm，p偏振光半宽为53nm，s偏振光半宽为52.4nm，其中短波透射-反射过渡区透射率为50%处的S、P偏振分尚为0.3nm,长波透射-反射过渡区透射率为50%处的S、p偏振分离亦为0.3nm,通带波长区546nm~594nm的平均透射率为99.4%。
[0043]以上实施例子都是对折射率为1.52的K9玻璃棱镜设计的，其实，按照本发明的原理，同样可适用于高折射率的玻璃棱镜。作为例子，若把图8所示的折射率1.52的玻璃棱镜上的膜系镀到折射率为1.75的玻璃棱镜上，即:(M2LM2H2)22L(H1M1LM1)42L(M1LM1H1) 52L(H1M1LM1)^L(M1LM1H1)4ZL(H2M2LM2)2,同样用TFCal商用薄膜设计软件作厚度优化，在使用完全相同的材料时，膜系总层数只需69层，就能获得优良的性能。图10是本发明棱镜折射率为1.75时带通滤光片的s、P偏振和平均透射分光曲线。从图10可知，在透射-反射过渡区透射率为50%处，平均透射光半宽为18.3nm，p偏振光半宽为18.5nm，s偏振光半宽为18.lnm，其中短波透射-反射过渡区透射率为50%处的S、P偏振分离为0.2nm,长波透射-反射过渡区透射率为50%处的S、P偏振分离亦为0.2nm，通带波长区561nm~577nm的平均透射率为98.8%。显然，该带通滤 光片通带的S、P偏振分离非常小。
[0044]当光线在本发明的无偏振立方棱镜带通滤光片的玻璃-滤光片界面上以45°角倾斜入射时同样获得了很低的S、P偏振透射位相差和很小的S、P偏振分离，因而不仅可用于投影显示和光通讯等领域，而且可广泛应用于各种光学、光电、激光仪器和技术。
【权利要求】
1.一种无偏振的立方棱镜带通滤光片，其特征是:所述带通滤光片位于组成立方棱镜的两个等腰直角棱镜的斜面之间，所述带通滤光片由第一反射镜R1、第一间隔层S1、第二反射镜R2、第二间隔层S2、第三反射镜R3、第三间隔层S3、第四反射镜R4、第四间隔层S4、第五反射镜R5、第五间隔层S5、第六反射镜R6按顺序依次排列组成，其中，第一反射镜R1的基本周期结构为M2LM2H2,第二反射镜R2和第四反射镜R4的基本周期结构为H1M1LM1，第三反射镜R3和第五反射镜R5的基本周期结构为M1LM1H1，第六反射镜R6的基本周期结构为H2M2LM2A1表示第一高折射率膜，H2表示第二高折射率膜,M1表示第一中间折射率膜，M2表示第二中间折射率膜，L表示低折射率膜；第一反射镜R1、第二反射镜R2、第三反射镜R3、第四反射镜R4、第五反射镜R5和第六反射镜R6的基本周期数分别为大于等于I的正整数；第一间隔层S1、第二间隔层S2、第三间隔层S3、第四间隔层S4、第五间隔层S5为低折射率膜L ;所述带通滤光片的周期数为大于等于I的正整数。
2.根据权利要求1所述的无偏振的立方棱镜带通滤光片，其特征是:所述带通滤光片的周期数为I?3。
3.根据权利要求1所述的无偏振的立方棱镜带通滤光片，其特征是:所述第一反射镜R1、第二反射镜R2、第三反射镜R3、第四反射镜R4、第五反射镜R5和第六反射镜R6的基本周期数分别为I?6个。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的无偏振的立方棱镜带通滤光片，其特征是:所述两个等腰直角棱镜的折射率为1.52?1.75。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的无偏振的立方棱镜带通滤光片，其特征是:光在所述等腰直角棱镜的其中一个直角面的空气-玻璃界面上的入射角为0°，而在玻璃-膜层界面上的入射角为45°。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的无偏振的立方棱镜带通滤光片，其特征是:所述第一间隔层S1、第二间隔层S2、第三间隔层S3、第四间隔层S4、第五间隔层S5分别为干涉级次为2?6的低折射率膜L。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的无偏振的立方棱镜带通滤光片，其特征是:所述第一高折射率膜H1、第二高折射率膜H2、第一中间折射率膜M1、第二中间折射率膜M2、低折射率膜L的折射率对应地分别为2.43、2.31、1.593、1.537、1.38。
【文档编号】G02B5/28GK103576229SQ201310608453
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年11月25日 优先权日:2013年11月25日
【发明者】顾培夫, 艾曼灵, 张梅骄, 金波, 郑臻荣 申请人:杭州科汀光学技术有限公司