保偏型角锥棱镜的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于光学元件领域，具体设及一种具有保偏特性的角锥棱镜。
【背景技术】
[0002] 角锥棱镜是一种全反射棱镜，对于任意一条进入角锥通光孔径内的光线经角锥反 射后可沿入射方向高效地反射回去。角锥棱镜因其特性被广泛应用于可见光、紫外线和红 外波段的激光测距、红外跟踪等传感仪器，及望远镜、显微镜、水准仪、指纹仪、枪械瞄准镜、 干设仪等各类光学测量仪器。但现有的角锥棱镜具有退偏振特性，当光线经过角锥棱镜反 射后其偏振态会发生较大改变，该特性会对那些利用光偏振特性的仪器设备造成较大的性 能影响，由于角锥棱镜的退偏特性，有些仪器设备上甚至无法使用角锥棱镜。该特性在很大 程度上限制了角锥棱镜的应用。
[0003] 为了解决角锥棱镜的退偏振问题，目前主要有两种方法。一种方法是使线偏振光 的偏振方向W-定角度入射至角锥棱镜，在特定的偏振角度下，出射光仍是线偏振光，文献 "基于角锥棱镜谐振腔的理论研究"（西北大学学位论文，2012年）描述的该方法。该方法 的优点是原理简单，使用普通的角锥棱镜按一定角度放置即可实现输出线偏振光；其缺点 是输出光的偏振方向与输入光不同，角度偏离对偏振态影响大，调试难度大。由于该方法仅 能保证输出光为线偏振光，而不能使偏振方向与入射光相同，所W该方法不是严格意义上 的角锥棱镜保偏方法。另一种方法是在角锥棱镜全反面上锻全反射保偏膜，专利"消偏振角 锥棱镜"（专利号92214420. 6)描述了该方法。该方法的优点是可W较好的保持输入光的 线偏特性，且输出光偏振方向与输入光相同；缺点是需要锻膜工艺保证，实现有一定的技术 难度，反射损耗较大，损伤阔值低，不能用于高功率激光设备。
[0004] 为了解决角锥棱镜的退偏振问题，本发明采用了一种全新的方法改进常规的角锥 棱镜，使角锥棱镜可保持两个正交方向线偏振光的偏振态。该方法将A/4波片W-定方向 安装于角锥棱镜的通光面，对入射光或出射光进行偏振调制，使线偏振光经角锥棱镜反射 后仍保持线偏振特性，且偏振方向与原偏振方向相同。运种保偏型角锥棱镜装调精度要求 低，工艺简单，损伤阔值高，可应用于绝大多数角锥棱镜的应用领域。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中保偏角锥棱镜的工艺复杂、损伤阔 值低、对角度敏感等缺陷，提供一种全新的保偏型角锥棱镜。
[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0007] 提供一种保偏型角锥棱镜，包括角锥棱镜和=个A/4波片，A/4波片按一定角度 安装或光胶于角锥棱镜的通光面上，A/4波片对入射光或出射光的偏振态进行调制，使其 转化为线偏振光。
[0008] 本发明所述的保偏型角锥棱镜中，角锥棱镜的=条棱边在通光面的投影W及投影 的延长线将通光面分为六个区域，=个A/4波片按一定角度安装或光胶于六个区域中的 =个区域。
[0009] 本发明所述的保偏型角锥棱镜中，A/4波片可旋转，当旋转至需要的角度时，通过 光胶的方法或结构锁紧的方法将其固定在角锥棱镜的通光面上。
[0010] 本发明所述的保偏型角锥棱镜中，所述角锥棱镜通光面分成A0E、E0C、COD、DOB、 BOF、FOA六个区域，AO、BO、CO为角锥的S条棱边在通光面的投影，OD、OE、OF分别为AO、BO、 CO的延长线； 阳0川从A0E进入的光将从DOB中出射，从B0F进入的光将从E0C中出射，从COD进入的 光将从F0A中出射，从DOB进入的光将从A0E中出射，从E0C进入的光将从B0F中出射，从 F0A进入的光将从COD中出射；
[0012] A/4波片按一定角度安装或光胶于A0E、E0C、COD、DOB、B0F、F0A六个区域中的S 个区域中。
[0013] 本发明所述的保偏型角锥棱镜中，第一个A/4波片安装与A0E区域，其快轴与BA 方向成0角；第二个人/4波片安装于COD区域，其快轴与AC方向成0角；第S个入/4 波片安装于B0F区域，其快轴与CB方向成0角。0角由角锥棱镜的材料相对于入射光的 折射率确定，当折射率为1.515时，0 =-11.88°。
[0014] 本发明所述的保偏型角锥棱镜中，=个A/4波片安装位置与权利要求5中的=个 入/4波片安装位置和角度等价。
[0015] 本发明所述的保偏型角锥棱镜中，第一个A/4波片安装于A0E区域，其快轴与BA 方向成0角；第二个V4波片安装于E0C区域，其快轴与FE方向成0角；第立个A/4波 片安装于COD区域，其快轴与AC方向成0角，0角由角锥棱镜的材料相对于入射光的折 射率确定。当折射率为1.515时，0 =-11.88°。
[0016] 本发明所述的保偏型角锥棱镜中，S个A/4波片安装位置与权利7要求的保偏型 角锥棱镜中A/4波片安装位置和角度等价。
[0017] 本发明产生的有益效果是：本发明将=个A/4波片按一定角度安装或光胶于角 锥棱镜的通光面上，旋转所述角锥棱镜通光面上的A/4波片至特定角度即可使光线经角 锥棱镜折转后偏振方向不变。因此，所述角锥棱镜在绝大多数应用下都能具备无损耗保偏 特性。同时，由于采用了波片作为偏振调制器件，所述角锥棱镜可W具有很高的损伤阔值， 可用于强激光领域，且具有工艺要求低，成本低廉，适用性广等优点。
【附图说明】
[001引下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
[0019] 图1是本发明所述角锥棱镜的结构示意图；
[0020] 图2是本发明所述角锥棱镜的原理图；
[0021] 图3是本发明所述角锥棱镜中波片的安装角度与消光比关系图；
[0022] 图4是本发明所述角锥棱镜的第一个实施例示意图；
[0023] 图5是本发明所述角锥棱镜的第二个实施例示意图。
【具体实施方式】
[0024] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，W下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用w解释本发明，并不 用于限定本发明。
[00巧]本发明采用了一种全新的结构改进常规的角锥棱镜，使角锥棱镜可保持两个正交 方向线偏振光的偏振态。本发明将A/4波片W-定方向安装于角锥棱镜的通光面，对入射 光或出射光进行偏振调制，使线偏振光经角锥棱镜反射后仍保持线偏振特性，且偏振方向 与原偏振方向相同。本发明的保偏型角锥棱镜装调精度要求低，工艺简单，损伤阔值高，可 应用于绝大多数角锥棱镜的应用领域。
[00%] 本发明具有保偏特性的角锥棱镜中，如图1所示，该保偏型角锥棱镜由普通角锥 棱镜4和A/4波片1、A/4波片2、A/4波片3组成，A/4波片按一定角度安装或光胶于 角锥棱镜的通光面上。波片可对入射光或出射光的偏振态进行调制，使其无损耗地转化为 线偏振光。
[0027] =个A/4波片均可旋转，当旋转至需要的角度时，通过光胶的方法或结构锁紧的 方法将其固定在角锥棱镜的通光面上。
[0028] 角锥棱镜的=条棱边在通光面的投影W及投影的延长线将通光面分为六个区域， =个A/4波片按一定角度安装或光胶于六个区域中的=个区域。
[0029] 如图2所示，角锥棱镜的通光面可分成A0E、E0C、COD、DOB、B0F、F0A六个区域，其 中A0、B0、C0为角锥的S条棱边在通光面的投影，0D、0E、OF分别为A0、B0、C0的延长线。 根据角锥棱镜的特性，从A0E进入的光将从DOB中出射，从B0F进入的光将从E0C中出射， 从COD进入的光将从F0A中出射，同样，从DOB进入的光将从A0E中出射，从E0C进入的光 将从B0F中出射，从F0A进入的光将从COD中出射。
[0030] W从DOB进入的线偏振光5为例可计算出出射光6的偏振态。设入射偏振光的偏 振方向为X方向，入射光的琼斯矢量为：
[0031]
[0032] 当角锥棱镜的材料相对于入射光的折射率为1. 515时（如：BK7玻璃 相对于波长为623. 8皿的入射光的折射率为1. 515)，由文献叩olarization propertiesofcorner-cuberetroreflectors:theoryandexperiment"（APPLIED OPTICS,Vol. 36,No. 7, 1997)中提供的数据知此时角锥棱镜的琼斯矩阵为：
[0033]
[0034] 若角锥棱镜的折射率为其他值，则该琼斯矩阵参数会有所不同，具体计算方法可 参考文南犬叩〇1 曰riz曰tionpropertiesofcorner-cuberetroreflectors:theory曰nd experiment"(AP化lEDOPTICS,Vol. 36,No. 7, 1997)。入射光经过角锥棱镜后的出射光的琼 斯矢量为：
[0035