专利名称：非偏振光分光器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种非偏振光分光器，这种分光器通过反射部分入射光，透过部分入射光把入射光分成两个方向，其中，P分量对S分量(都是偏振光分量)的比例在分开后的光的两个方向上大致相等。
在图5所示的激光平面仪(即使用激光束的水平面确定装置)中，当从激光二极管2发射出的激光束(或激光辐射)L被安装在圆盘3上的一个平面镜(或五棱镜)4完全反射时，圆盘3固定在水平面确定装置的主体1上从而可以水平旋转，发出的反射光L1在水平面上旋转，如果激光束L可以分成水平反射光L1和垂直的透射光L2，不用铅锤即可在平顶表面方便地标出铅直点(或垂直点)。因此考虑用可以把激光束分成反射光L1和透射光L2的分光器代替平面镜4。但是，激光二极管2本身不旋转，并且激光束L在偏振分量上是不平衡的。仅用一个可以把激光束分成P分量和S分量的偏光分光器代替平面镜4，反射光L1在亮度上可以随在90°的相位内的每一改变而变化。因此，取决于所说的相位，光量可能不足以标出基准面。此外，取决于分光器的相位，透射光L2看起来是闪烁的，垂直点也不能标出。所以，水平面确定装置的平面镜4必须用非偏振光分光器取代。
顺便提一下，作为传统的非偏振光分光器，已知的一种是在透明玻璃基体上沉积一层非常薄的Au膜。
但是，Au膜吸收激光束，因此光量损失大。此外，由于Au膜非常软，容易受到刻伤，并且耐候性差，所以它难以用在水平面确定装置上。在用于水平面确定装置上的情况下，据说旋转的反射光L1的光量对静止的透射光L2的光量的比例优选的是约7∶3～8∶2。但是，用其中沉积有Au膜的非偏振光分光器难以把光束分成这样的光量比。
因此，本发明的一个目的是提供一种非偏振光分光器，这种分光器具有优异的耐候性，其中，可以把光束分成光量比约为7∶3～8∶2。
为了达到上述目的和其它目的，根据本发明，提供一种用于把波长为λ的激光束按预定的比例分成反射光和透射光的非偏振光分光器，这种分光器有多个介电层，从第一到第二十层具有不同的折射率，这些层顺序地整体结合在透明光学玻璃基体上。所说的非偏振光分光器包括用ZrO2和TiO2的混合物形成薄膜厚度为λ/2的第一层，其折射率为2.07；用MgF2形成每层薄膜厚度为λ/4的第二层、第八层和第十层，其折射率为1.37；用Al2O3形成每层薄膜厚度为λ/4的第三层、第五层、第七层、第九层、第十一层、第十三层、第十五层、第十七层和第十九层，其折射率为1.61；用所说的ZrO2和TiO2的混合物形成每层薄膜厚度为λ/4的第四层和第六层；用TiO2形成每层薄膜厚度为λ/4的第十二层、第十四层、第十六层和第十八层，其折射率为2.27；用上述的MgF2形成薄膜厚度为λ/1.9～2.4的第二十层，即最外层。反射光对透射光的比例是7∶3。
根据本发明，还提供一种用于把波长为λ的激光束按预定的比例分成反射光和透射光的非偏振光分光器，这种分光器有多个介电层，从第一到第二十层具有不同的折射率，这些层顺序地整体结合在透明光学玻璃基体上。所说的非偏振光分光器包括用ZrO2和TiO2的混合物形成薄膜厚度为λ/2的第一层，其折射率为2.07；用MgF2形成每层薄膜厚度为λ/4的第二层、第八层和第十层，其折射率为1.37；用Al2O3形成每层薄膜厚度为λ/4的第三层、第五层、第七层、第九层、第十一层、第十三层、第十五层、第十七层和第十九层，其折射率为1.61；用TiO2形成每层薄膜厚度为λ/4的第四层、第六层、第十二层、第十四层、第十六层和第十八层，其折射率为2.27；用上述的MgF2形成薄膜厚度为λ/1.85～2.45的第二十层，即最外层。反射光对透射光的比例是8∶2。
可以使用波长为λ＝630nm的可见光激光作为激光束，并使用非偏振光分光器作为水平面确定装置的反射镜。
折射率为2.07的ZrO2和TiO2的混合物、折射率为1.37的MgF2、折射率为1.61的Al2O3、和折射率为2.27的TiO2四种电介质在透明玻璃基体上叠20层以获得反射光对透射光的比例分别为7∶3和8∶2的两种非偏振光分光器。这两种非偏振光分光器都有用MgF2形成的第二十层，即最外层。通过改变第二十层的薄膜厚度，反射光内含有的偏振分量，P分量对S分量的比例发生变化。为了使本发明的分光器成为非偏振光分光器，P分量的反射比和S分量的反射比之间的差值应该在10％以内。特别研制本发明的非偏振光分光器用于水平面确定装置。水平面确定装置中，使用λ＝630nm的可见光激光。因此，在下面要解释的实施方案中的第一层到第二十层都确定为λ＝630nm。ZrO2和TiO2的混合物使用工业产品，商品名为“OPTRON OH5”。
在结合附图进行考虑时，参看下列详细描述，本发明上述的和其它的目的以及相应的优点将会很清楚
图1是表示实施例1中的波长λ和反射比之间的关系图；图2是表示实施例1中的第二十层的薄膜厚度和反射光中含有的偏振分量的比例之间的关系图；图3是表示实施例2中的波长λ和反射比之间的关系图；图4是表示实施例2中的第二十层的薄膜厚度和反射光中含有的偏振分量的比例之间的关系图；图5是表示应用本发明的非偏振光分光器的水平面确定装置的原理的示意图。
实施例1现在将解释反射光对透射光的比例为7∶3的非偏振光分光器。在本实施例中，用下列的组成和薄膜厚度对第一层到第二十层进行叠层。
层组成薄膜厚度第一层ZrO2和TiO2的混合物 λ/2第二层 MgF2λ/4第三层 Al2O3λ/4
第四层ZrO2和TiO2的混合物 λ/4第五层 Al2O3λ/4第六层ZrO2和TiO2的混合物 λ/4第七层 Al2O3λ/4第八层 MgF2λ/4第九层 Al2O3λ/4第十层 MgF2λ/4第十一层Al2O3λ/4第十二层TiO2λ/4第十三层Al2O3λ/4第十四层TiO2λ/4第十五层Al2O3λ/4第十六层TiO2λ/4第十七层Al2O3λ/4第十八层TiO2λ/4第十九层Al2O3λ/4第二十层MgF2λ/n这里，使第二十层的薄膜厚度λ/n中的n值为n＝2.08得到的分光器的反射比表示于图1。在该图中，字母S和P分别表示偏振分量的S分量和P分量的反射比，字母A表示包括这两个分量的平均反射比。如上所述，可以看出，由于确定每一层的厚度为λ＝630nm，λ偏离630nm越远，每个反射比越低，S分量的反射比和P分量的反射比之差越大。顺便提一下，在λ＝630nm时的平均反射比为69.72％，反射光对透射光的比例是7∶3。此外，在λ＝630nm时S分量的反射比和P分量的反射比之差为6.43％，作为非偏振光分光器的实际应用没有问题。
其次，当确定第二十层的薄膜厚度的n值连续变化时，虽然平均反射比不变，S分量的反射比和P分量的反射比之差也随之变化。如图2所示，可以看出，为了使这两个分量的反射比之差为10％或更小，n必须为1.9到2.4。顺便提一下，当确定n约为2.15时，这两个分量之差可以优选地减小到可能的最大限度。
实施例2作为第二个实施例，将解释反射光对透射光的比例为8∶2的非偏振光分光器。在该实施例中，用下列组成和薄膜厚度对第一层到第二十层进行叠层层组成 薄膜厚度第一层ZrO2和TiO2的混合λ/2物第二层 MgF2λ/4第三层 Al2O3λ/4第四层 TiO2λ/4第五层 Al2O3λ/4第六层 TiO2λ/4第七层 Al2O3λ/4第八层 MgF2λ/4第九层 Al2O3λ/4第十层 MgF2λ/4第十一层 Al2O3λ/4第十二层 TiO2λ/4
第十三层Al2O3λ/4第十四层TiO2λ/4第十五层Al2O3λ/4第十六层TiO2λ/4第十七层Al2O3λ/4第十八层TiO2λ/4第十九层Al2O3λ/4第二十层MgF2λ/n与实施例1相比，实施例2不同于实施例1，其中，第四层和第六层的组成从ZrO2和TiO2的混合物变为TiO2。
这里，使第二十层的薄膜厚度λ/n中的n值为n＝2.08得到的分光器的反射比表示于图3。和在实施例1中一样，可以看出，由于确定每一层的厚度为λ＝630nm，λ偏离630nm越远，每个反射比越低，S分量的反射比和P分量的反射比之差越大。顺便提一下，在λ＝630nm时的平均反射比为77.54％，反射光对透射光的比例是8∶2。此外，在λ＝630nm时S分量的反射比和P分量的反射比之差低到6.6％，作为非偏振光分光器的实际应用没有问题。
其次，当确定第二十层的薄膜厚度的n值以与实施例1中相同的方式连续变化时，虽然平均反射比不变，S分量的反射比和P分量的反射比之差也随之变化。如图4所示，可以看出，为了使这两个分量的反射比之差为10％或更小，n必须为1.85到2.45。顺便提一下，和实施例1中一样，当确定n约为2.15时，这两个分量之差可以优选地减小到可能的最大限度。
如上所解释的，根据本发明，与沉积Au膜的分光器相比，介电层膜的耐候性更好。因此，它可以用于测量装置，如水平面确定装置。反射光对透射光的比例变成7∶3或8∶2，并且可以提供适用于水平面确定装置的非偏振光分光器。
很明显上述的非偏振光分光器满足上面提到的所有目的，还具有广泛工业应用的优点。应该明白本文上面描述的本发明的特定形式仅作为代表，对那些熟悉该技术的人，在本发明的范围内进行某些修改是明显的。
因此，应该参考下列确定本发明的整个范围的权利要求书。
权利要求
1.一种用于把波长为λ的激光束按预定的比例分成反射光和透射光的具有多层介电层的非偏振光分光器，从第一层到第二十层具有不同的折射率，这些层顺序地整体结合到透明的光学玻璃基体上，包括用ZrO2和TiO2的混合物形成的薄膜厚度为λ/2的第一层，其折射率为2.07；用MgF2形成的每层薄膜厚度为λ/4的第二层、第八层和第十层，其折射率为1.37；用Al2O3形成的每层薄膜厚度为λ/4的第三层、第五层、第七层、第九层、第十一层、第十三层、第十五层、第十七层和第十九层，其折射率为1.61；用所说的ZrO2和TiO2的混合物形成的每层薄膜厚度为λ/4的第四层和第六层；用TiO2形成的每层薄膜厚度为λ/4的第十二层、第十四层、第十六层和第十八层，其折射率为2.27；和用所说的MgF2形成的薄膜厚度为λ/(1.9～2.4)的第二十层，即最外层；其中反射光对透射光的比例是7∶3。
2.一种用于把波长为λ的激光束按预定的比例分成反射光和透射光的非偏振光分光器，这种分光器有多个介电层，从第一到第二十层具有不同的折射率，这些层顺序地整体结合在透明光学玻璃基体上，包括用ZrO2和TiO2的混合物形成的薄膜厚度为λ/2的第一层，其折射率为2.07；用MgF2形成的每层薄膜厚度为λ/4的第二层、第八层和第十层，其折射率为1.37；用Al2O3形成的每层薄膜厚度为λ/4的第三层、第五层、第七层、第九层、第十一层、第十三层、第十五层、第十七层和第十九层，其折射率为1.61；用TiO2形成的每层薄膜厚度为λ/4的第四层、第六层、第十二层、第十四层、第十六层和第十八层，其折射率为2.27；和用所说的MgF2形成的薄膜厚度为λ/1.85～2.45的第二十层，即最外层；其中反射光对透射光的比例是8∶2。
3.根据权利要求1的非偏振光分光器，其中所说的激光束是波长为λ＝630nm的可见光激光。
4.根据权利要求2的非偏振光分光器，其中所说的激光束是波长为λ＝630nm的可见光激光。
5.根据权利要求1～4的任一个的非偏振光分光器，其中所说的非偏振光分光器用作水平面确定装置的反射镜。
全文摘要
折射率为2.07的ZrO
文档编号G02B5/08GK1156832SQ9611791
公开日1997年8月13日 申请日期1996年12月23日 优先权日1995年12月28日
发明者大桥祐一 申请人:株式会社索佳