r>[0024] 以上为本发明提供的单色光可调比例偏振无关分束器的组成结构及其原理，下面 针对其分束的过程做详细说明。
[0025] 如图1所示，入射光射入BDl后，被分为上下两束；分开的距离依照入射光的波长 和晶体的长度而定，示例性的，可以假定大尺寸BD(BD1、BD2与BD5)分开的距离为4毫米， 小尺寸BD(BD3与BD4)分开的距离为2mm。
[0026] 上下两束光分别对应的经过半波片（HWPl)与玻璃补偿片（玻璃1)，此处，调节半 波片（HWPl)到45度的位置，使得上面为〇光的光束经过半波片（HWPl)后变为e光；对于 下面为e光的光束则加入玻璃补偿片（玻璃1)行补偿。其偏振方向不变；之后，射入BD2， 经过BD2的走离作用使得上下两束光均向下平移。
[0027] 上下两束光分别经过相应的半波片（HWP2~HWP3)，调节半波片（HWP2~HWP3到 22. 5度的位置，这两个波片的作用是将单一的水平偏振或竖直偏振的光变成任意角度的斜 偏振光，从而通过这两个半波片实现光束任意比例的分束。
[0028] 示例性的，可通过调节半波片的转动角度来实现。
[0029] 半波片转动的琼斯矩阵式为：
[0030]
[0031] 其中，X是波片转动的角度，也就是说转动某个的角度，可以使线偏振光的偏振方 向发生改变，假设水平偏振光为H光，竖直偏振光为V光，则一个H光经过半波片旋转，就可 以变成aH+bV，其中a2+b2 = 1。这样一束H光或V光经过一个半波片，再经过BD3时就会分 成任意需要的比例，如示意图可以看到，BD3出射光的分束比直接就决定了最后输出两端口 的分束比，因此HWP2和HWP3根据比例算出角度，达到需要的分束比即可。需要说明的是， 前述的〇光和e光指的是相对于晶体来说的，〇光的偏振方向总是与光轴垂直，不随传播方 向改变而改变的光，e光与光轴的夹角随着传播方向的不同而改变；而此处的H光和V光是 相对于实验室坐标而定的，H光指的是沿水平方向偏振的光，而V光指的是沿着竖直方向偏 振的光。将实验室坐标和晶体的光轴统一之后就可以相互转换，由于描述上述问题时，通常 都是按实验室坐标描述的，因此，此处也采用H光与V光的方式进行描述。
[0032] 之后，射入BD3,由BD3将上下两束光分别分为两束，成为自上向下分布的四束光。
[0033] 这四束光经过半波片，此处，调节半波片（HWP4)到45度的位置，使得所有的光偏 振方向都变化90度；之后，射入BD4,由BD4将中间两束光合为一束，成为自上向下分布的 三束光。
[0034] 这三束光分别对应的经过半波片、玻璃补偿片及半波片后射入BD5,由BD5将这三 束光合并为上下两束光后射出。
[0035] 其合并过程如下：这三束光中第一束光只包括e光，第二束光既包括〇光也有e 光，第三束光只包括〇光；则进入BD5后，第一束光会向下偏折，第二束光中的〇光沿着以前 的方向继续传播，并与第一束光合并成一束，而剩下的e光则向下偏折与第三束光合并，最 终以两路光出射。
[0036] 本发明实施例上述方案的相对于现有技术而言，主要具有如下优点：
[0037] 1)使用天然的双折射晶体，对〇光和e光的分束是天然的具有很高的偏振分束比， 并且可以保持出射光的平行度。
[0038] 2)使用半波片对光束的分束比进行控制，这样就可以进行任意比例的分束调节。
[0039] 3)使用天然的双折射晶体，因此方便调节只要保持晶体的平行就可以构造出这种 分束器。
[0040] 以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范 围为准。
【主权项】
1. 一种单色光可调比例偏振无关分束器，其特征在于，包括：依次设置的5块光束位移 器BD，记为BDl~BD5 ;其中，BDl与BD2之间设有一块半波片与一块玻璃补偿片，BD2与BD3 之间设有两块半波片，BD3与BD4之间设有一块半波片，BD4与BD5之间设有两块半波片与 一块玻璃补偿片； 入射光射入BDl后，被分为上下两束；上下两束光分别对应的经过半波片与玻璃补偿 片后射入BD2,经过BD2的走离作用使得上下两束光均向下平移；上下两束光分别经过相应 的半波片后射入BD3,由BD3将上下两束光分别分为两束，成为自上向下分布的四束光；这 四束光经过半波片射入BD4,由BD4将中间两束光合为一束，成为自上向下分布的三束光； 这三束光分别对应的经过半波片、玻璃补偿片及半波片后射入BD5,由BD5将这三束光合并 为上下两束光后射出。2. 根据权利要求1所述的分束器，其特征在于，所述BDl~BD5,以及BDl~BD5之间 的半波片和/或玻璃补偿片均为平行设置。3. 根据权利要求1所述的分束器，其特征在于，BD1、BD2与BD5均为大尺寸BD，BD3与 BD4均为小尺寸BD;其中，大尺寸BD的长度为小尺寸BD长度的两倍。4. 根据权利要求1所述的分束器，其特征在于，所述BD为天然的双折射晶体。
【专利摘要】本发明公开了一种单色光可调比例偏振无关分束器，其包括：依次设置的5块光束位移器BD，记为BD1～BD5；其中，入射光射入BD1后，被分为上下两束；上下两束光分别对应的经过半波片与玻璃补偿片后射入BD2，经过BD2的走离作用使得上下两束光均向下平移；上下两束光分别经过相应的半波片后射入BD3，由BD3将上下两束光分别分为两束，成为自上向下分布的四束光；这四束光经过半波片射入BD4，由BD4将中间两束光合为一束，成为自上向下分布的三束光；这三束光分别对应的经过半波片、玻璃补偿片及半波片后射入BD5，由BD5将中间一束光分别与上下两束光进行合并，合并为上下两束光后射出。本发明公开的分束器，可实现任意比例分束的调节，且具有较高的精度。
【IPC分类】G02B27/28
【公开号】CN104914589
【申请号】CN201510379067
【发明人】胡晓敏, 柳必恒, 黄运锋, 李传锋, 郭光灿
【申请人】中国科学技术大学
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年6月29日