全介质f-p窄带消偏振滤光片的制作方法
【专利摘要】一种全介质F-P窄带消偏振滤光片，其特征在于是由透明基底、高反射膜、双轴各向异性间隔层和高反射膜一体构成，高反射膜的最外层为高折射率层。基本结构是：高反射膜︱各向异性间隔层︱高反射膜。本发明中双轴各向异性间隔层的引入为光波斜入射条件下全介质F-P窄带消偏振滤光片提供了新的设计方法。
【专利说明】全介质F-P窄带消偏振滤光片
【技术领域】
[0001]本发明涉及滤光片，特别是一种全介质F-P窄带滤光片，是一种用于斜入射条件下消偏振分离的全介质F-P窄带消偏振滤光片。
【背景技术】
[0002]在光学系统及光纤通讯中，消偏振光学元件具有极为广泛的应用。传统的消偏振器件是在玻璃或石英等基底表面利用物理沉积方法制备各向同性的介质薄膜来实现。但是，由于在光束倾斜入射条件下通过各向同性薄膜时两种偏振态极易分离，因此，即使借助于计算机优化方法，利用各向同性介质薄膜实现消偏振薄膜设计相当的困难。另外，利用各向同性介质材料设计的消偏振薄膜一般都包含大量的膜层，薄膜的制备也非常困难，如红外消偏振分光器件(CN103713395A)，1540nm消偏振截止滤光片(CN1632625A)，400nm-600nm宽带消偏振截止滤光片(CN1959447A)。因此，如何制备消偏振光学元件是光学设计工作者比较关心的问题。为了解决上述问题，不得不使用受抑全反射及多片元件组合方式实现消偏振反射或截止滤光效果，如利用角锥表面金属介质膜层受抑全反射消偏振反射元件(ZL92214420.6)，另外，发展了起偏反射镜及补偿反射镜的消偏振反射镜组(CN101334520A)，组合多个金属平面反射镜的消偏振反射镜组(CN101446688A)，组合了多块带通滤光片和分光棱镜的消偏振分光镜(CN102749720A)。鉴于斜入射情况下各向同性材料本征存在偏振分离，实现消偏振的反射及截止滤光效果较为困难，更不用说消偏振的窄带通滤光片。
[0003]发明一种斜入射消偏振分离的全介质多层膜F-P窄带滤光片具有强烈的应用需求，而且提供一种新的全介质F-P窄带消偏振分离滤光片的设计方法也是很有必要的。据我们所知，到目前为止还没有人针对用各向异性间隔层来设计斜入射情况下全介质F-P窄带消偏振分离滤光片。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种全介质F-P窄带消偏振滤光片设计方法，该滤光片在光波斜入射条件下s和P两种偏振态光波中心波长无明显偏振分离，且两种偏振态光波均具有很高的峰值透过率，在滤光片的截止区域，有较高截止深度。滤光片的截止深度、中心波长以可以独立调节。
[0005]为了实现这一目的，本发明的技术解决方案如下:
[0006]一种全介质F-P窄带消偏振滤光片，其特点在于是由透明基底、高反射膜、双轴各向异性间隔层和高反射膜一体构成，所述的高反射膜的结构为(HL)xH,其中H为高折射率层，L为低折射率膜层，X为高折射率层和低折射率膜层重复的次数，所述的高反射膜的最外层为高折射率层，每一膜层的等效光学厚度为四分之一使用波长λ，所述的各向异性薄膜层的S分量和P分量的等效光学厚度为四分之一使用波长λ，向异性薄膜层的柱状角度β由下列联立公式求出:[0007]
【权利要求】
1.一种全介质F-P窄带消偏振滤光片，其特征在于是由透明基底、高反射膜(4)、双轴各向异性间隔层⑶和高反射膜⑷一体构成，所述的高反射膜⑷的结构为(HL)xH,其中H为高折射率层(I)，L为低折射率膜层(2)，X为高折射率层(I)和低折射率膜层(2)重复的次数，所述的高反射膜(4)的最外层为高折射率层(I)，每一膜层的等效光学厚度为四分之一使用波长λ，所述的各向异性薄膜层(3)的S分量和P分量的等效光学厚度为四分之一使用波长λ，各向异性薄膜层的柱状角度β由下列联立公式求出: 2nsd cos Θ s = η ( α x) d cos θ ( α 2) d cos θ 2<1> β = Ji /2—Φ<2>
[Oi1 β?ηφ)2+ (η2 cos Φ)2]1?ζ2+1?χ sin (2 Φ) (η/-:^2) kz
+ [ (η2 β?ηφ)2+ (Ii1 cos Φ)2]^2-H12Ii22 = O<3> 其中，d为各向异性间隔层的物理厚度，H1.n2、n3-各向异性间隔层三个主轴折射率。K为s分量光波在各向异性间隔层内部的折射角度，ns = n3，
kx = 2 Ji n0sin Θ。/ 入，A0 = Oi1Sin Φ)2+ (n2cos Φ)2，B0 = kxsin (2 Φ) (^2-Xil2)， C0 = [(η28?ηφ)2+(nlCos Φ)2]^2-η22ηΛ Δ = B02-4A0C0? θ。为光波入射角度，二 arctan (_H)和卜=;r/2-沴 [<92 = arctan (Zvv./ k__) \α?_=π ll + φ — O1
2.根据权利要求1所述的全介质F-P窄带消偏振滤光片，其特征在于所述的高反射膜中高折射率层和低折射率膜层重复的次数X在2~20之间，X值越大，则截止深度越高。
3.根据权利要求1所述的全介质F-P窄带消偏振滤光片，其特征在于所述的基底为玻3? ο
【文档编号】G02B5/26GK103984054SQ201410206535
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月16日 优先权日:2014年5月16日
【发明者】齐红基, 王斌, 王虎, 易葵 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所