单片式线性玻璃偏光器和衰减器的制造方法
【专利说明】单片式线性玻璃偏光器和衰减器 优先权
[0001] 本申请根据35U.S.C. §119要求于2012年11月20日提交的的美国临时申请序 列号61/728482的优先权，申请W该文为基础，该文的内容通过引用全文纳入本申请。
技术领域
[0002] 本公开设及集成式单片线性偏光器和衰减器，它是通过将两种不同的光学元 件一-偏光器和衰减滤光器一-集成入既能偏光又能衰减的单一元件而制得。所述元件在 波长为1275皿~1635皿范围内的近红外（NIR)下工作。 背景
[0003] 电信设备同时使用衰减器和光学隔离器。衰减器可通过添加标定量的信号损失而 用来临时测试功率水平，或可被永久性安装W正确匹配传送器和接收器功率水平。光纤通 信系统需要一定量的光能来正常工作，但过多能量会导致各种问题。有些情况下需对功率 加W限制，例如，当禪合器不能均匀分配信号或不能保护敏感设备时。衰减器去掉多余的光 能，还可使通信系统中的信号水平降低至接收器能处理得最好的水平。该使得网络中的所 有终端能够使用相同的传送器和接收器，即使它们之间传播的光经历不同的损失。添加衰 减器还使得局域网络所有部分都能使用相同的终端设备。邮邻分配结点的终端接收的信号 可能比该建筑中对向角处所接收的高20地，而衰减器能够平衡功率水平。最常见且成本最 低的衰减器是滤光器，其阻挡固定比例的入射光。该些衰减器安装在通信系统中W平衡功 率水平，而且通常该些衰减器无需再次更换。
[0004] 光学隔离器是用来避免背向反射和其它噪音到达通信系统中的敏感光学组件。它 们充当单向通路，通信频率的光能够通过它们。光学隔离器的组成依序为；第一或输入偏 光器，通常具有竖直偏光轴来增强对比度（contrastration)并清理竖直偏振的入射光； 法拉第旋转器，用W接收竖直偏振光并将其旋转45° ;第二或输出偏光器，其偏光轴相对所 述第一偏光器的偏光轴呈45°。自法拉第旋转器经过45°旋转的光完全通过所述第二偏 光器，基本无损失地到达接收器，例如，光纤或分析器。如果接收器反射回送任何光，第二偏 光器会将背向反射的光偏振45°，且法拉第旋转器会将来自第二偏光器的光再旋转45°。 背向反射光离开旋转器时已变成水平偏振，并将被仅允许竖直偏振光通过的第一偏光器阻 挡。因此，相对入射光W相反方向行进的任何反射光将被消除。光学隔离器是高性能系统 中的重要组件，因为它们能阻挡W错误方向通过光纤行进的噪音。
[0005] 目前尚没有单体的集成式元件能够同时实现该些任务，即，既充当光学衰减器又 充当光学隔离器。本文提供了该种元件，和使用所述元件的设备。
【发明内容】
[0006] 本文设及一种元件，它能够同时充当光学偏光器和光学衰减器，从而将两种功能 集成在单一元件中。所述元件包含；单片式或一片玻璃偏光器（本文也称作"基材"），沉积 在至少一个偏光器表面的多层"光衰减或光减弱"涂层LA，所述LA已对选定波长和衰减的 应用经过优化，W及所述LA涂层上的多层减反射（AR)涂层，它们依序形成"基材/LA/AR"。 所述LA涂层设计为通过降低入射光能的透射水平来减少或去除光学系统中的过量能量。 所述AR涂层减少表面反射损失，改善对比并增强透过光学表面的透光率。偏振光学基材表 面上LA和AR涂层的组合得到集成式的光学偏光器/衰减器，还能避免光学透射系统中的 背向散射。
[0007] 在一种实施方式中，LA和AR涂层是沉积在偏光器的一个表面上，而在另一种实施 方式中，LA和AR涂层是沉积在偏光器的两个偏光表面上。在进一步的实施方式中，所述元 件包含：玻璃偏光器，其至少一个偏光表面上沉积有Si〇2涂层；沉积在SiO2涂层顶上的LA 涂层，所述LA涂层已对选定波长和衰减经过优化；W及所述LA涂层表面上的减反射（AR) 涂层，得到的整体序列为基材/Si〇2/LA/AR。在另外的实施方式中，所述LA和AR涂层施加 在偏光器的一个表面，而在第二表面仅施加AR涂层。
[000引所述减反射（AR)涂层是多层涂层，包含高折射率材料H'和低折射率材料L'层的 交替层体，所述H'的折射率大于1.7,所述L'的折射率小于或等于1.7。在进一步的实施方 式中，在最后沉积的减反射涂层并非Si化时，可在最后沉积的减反射涂层顶上加置SiO2密 封或加盖层。光衰减涂层LA是由多层化组成的多层涂层，其中H是高折射率材料而L是低 折射率材料。在本文提供的实施例中，多层LA涂层包含口0(氧化铜锡）、Si和化203, 口0 层是沉积在偏振玻璃基材上的第一层，或者IT0层被沉积在Si化层上，在将所述SiO2层沉 积到偏振玻璃基材上之后沉积所述IT0层。所述元件的衰减可通过改变衰减材料层的厚度 和/或数量来设置成任何需要的衰减水平。此外，衰减层得W沉积的顺序也可改变，例如， 从本文举例的化改为LH。
[0009] 一方面，本文还设计用于通信频率的光学隔离器/衰减器设备，所述光学隔离器/ 衰减器包含法拉第旋转器，所述旋转器具有第一端和第二端，每一端处有偏光元件，至少一 个所述偏光元件是单片式偏光/衰减元件。在一种实施方式中，光学隔离器/衰减器设备 的两个偏光元件都是单片式偏光/衰减元件。
[0010] 在一种实施方式中，本文的偏光器/衰减器，和采用此类偏光器/衰减器元件的光 学隔离器在1275皿~1635皿的波长范围内工作。在另一种实施方式中，本文的偏光器/ 衰减器，和采用此类偏光器/衰减器元件的光学隔离器在600nm~llOOnm的波长范围内工 作。在另一种实施方式中，本文的偏光器/衰减器，和采用此类偏光器/衰减器元件的光学 隔离器在1700nm~2000nm的波长范围内工作。在另一种实施方式中，本文的偏光器/衰 减器，和采用此类偏光器/衰减器元件的光学隔离器在2000皿~2300皿的波长范围内工 作。 附图简要说明
[0011] 图1是具有集成的衰减功能的单片式玻璃偏光器的示意图，该元件包含玻璃偏光 器10 ;无机光衰减涂层或LA涂层12,本文也称作衰减涂层或膜12,其已对所需衰减度（百 分数）和入射光波长进行优化；和减反射涂层或膜14。
[0012] 图2是显示所述集成式线性偏光器和衰减器的透射百分数对波长的图线，曲线 20、22、24、26、28和30分别显示0、1、1. 5、2. 0、2. 5和3. 0地衰减下的结果。
[0013] 图3显示具有非衰减、4层AR涂层的偏光器的光谱反射率。
[0014] 图4显示具有4层、15%衰减LA涂层并在LA涂层上有4层AR涂层的偏光器的光 谱反射率。
[00巧]图5显示具有4层、15%衰减LA涂层并在LA涂层上有4层AR涂层的偏光器的吸 光率。
[0016] 图6显示具有4层LA、24%衰减涂层并在LA涂层上有4层AR涂层的偏光器的光 谱反射率。
[0017] 图7显示具有4层、15%衰减LA涂层并在LA涂层上有4层AR涂层的偏光器的吸 光率。
[001引 图8显示在F^ola;rlo;r基材（也称"Pola;rcorsub")上有5层15%吸光AR涂层的 光谱反射率巧义）和透光率订义），忽略后侧影响且波长范围是62011111~65011111。所述15%吸 光LA/AR涂层设计为化larcorsub_225nm]；TO_135nmCr2〇3_232nmSi〇2_93nmNb2〇5_333nm Si〇2_空气。
[0019] 图9显示在化131'1〇1'基材上有5层24%吸光41?涂层的反射率巧义）和透光 率（Tx)，忽略后侧影响且波长范围是620皿~650皿。所述24%吸光LA/AR涂层设计为 Polarcorsub_229nm]；T0_79nm化2〇3_213皿Si〇2_101nmNb2〇5_326nmSi〇2_ 空气。
[0020] 图10显示在化larlor基材上有5层15 %吸光AR涂层的光谱反射率（Rx)和透 光率（Tx)，忽略后侧影响且波长范围是 780nm~ 820nm。所述15%吸光LA/AR涂层设计为 Polarcorsub_309nm]；T0_280nmCr2〇3_287nmSi〇2_167nmNb2〇5_390nmSi〇2_ 空气。
[0021] 图11显示在化131'1〇1'基材上有5层24%吸光41?涂层的光谱反射率巧义）和透 光率（Tx)，忽略后侧影响且波长范围是780nm~820nm。所述24%吸光LA/AR涂层设计为 Polarcorsub_347nm]；T0_551nmCT2〇3_239nmSi〇2_129nmNb2〇5_392nmSi〇2_ 空气。
[002引图12显示在化larlor基材上有5层15 %吸光AR涂层的光谱反射率胞）和透光 率（Tx)，忽略后侧影响且波长范围是1010皿~1110皿。所述15%吸光LA/AR涂层设计为 Polarcorsub_455nm]；T0_477nmCr2〇3_319nmSi〇2_162nmNb2〇5_526nmSi〇2_ 空气。
[002引 图13显示在Polarlor基材上有5层24 %吸光AR涂层的反射率胞）和透光率 (Tx)，忽略后侧影响且波长范围是10100皿~1110皿。所述24%吸光LA/AR涂层设计为Polarcorsub_666nmnO-lOlOnmCT203_36nmSi02_546nmNb205_574nmSi02_ 空气。
[0024] 图14显示的偏光器/衰减器元件包含偏光器80,其在偏光器基材80的前侧表面F 施加有本文所述的吸光LA/AR涂层82,在偏光器80的后侧表面B施加有（仅）AR涂层84。 详细描述
[0025] 在W下详细描述中，为了提供对本发明实施方式的透彻理解，陈述了许多具体的 细