專利名稱：基于導(dǎo)波共振的偏振方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明所涉及的是一種產(chǎn)生偏振光的方法，特別是一種基于加長(zhǎng)棱鏡中的導(dǎo)波共振的高偏振消光比的偏振方法，屬于光電子通信和光信息處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近二十年來，隨著激光技術(shù)特別是光通信技術(shù)的發(fā)展，光學(xué)偏振方法的研究和應(yīng)用取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。其中，最為常見的是利用晶體中的雙折射效應(yīng)而采用的切割雙折射棱鏡法或粘合雙折射棱鏡法，并且該方法已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用，對(duì)它的報(bào)道也較多。經(jīng)文獻(xiàn)檢索，發(fā)現(xiàn)專利號(hào)為6,456,434B1的美國(guó)專利提出了一種利用切割雙折射棱鏡來實(shí)現(xiàn)激光光束偏振的方法。該方法中，一塊方解石晶體被切割成特定形狀，利用晶體中的雙折射效應(yīng)，使入射激光中的兩個(gè)偏振分量分別沿不同的路徑在棱鏡中傳播，但是它們的分離量非常有限。進(jìn)一步的，因?yàn)檫@兩個(gè)分量在棱鏡中反射的角度不同，并結(jié)合棱鏡的特殊切割形狀，可以使兩個(gè)分量中的一個(gè)在棱鏡內(nèi)反射兩次，而另一個(gè)在棱鏡內(nèi)只反射一次，從而將兩個(gè)分量較為明顯的區(qū)分開來，實(shí)現(xiàn)光束的偏振。
除了這種方法之外，為了有效利用某些晶體中的雙折射效應(yīng)來制作偏振器件的方法還有粘合棱鏡法。同樣的，激光光束被引入一塊的雙折射晶體棱鏡，激光中的兩個(gè)偏振分量因雙折射效應(yīng)略微分開，但它們的分離量仍然有限。這樣，為了進(jìn)一步擴(kuò)大它們的分離量，將另一塊光軸方向與前一塊不同的雙折射棱鏡與之粘合，這種特殊的放置方式將使兩個(gè)偏振分量的分離量繼續(xù)擴(kuò)大，直至完全分開，實(shí)現(xiàn)光束的偏振。
該兩種方法能對(duì)激光光束進(jìn)行起偏，并達(dá)到較高的偏振度(通常，粘合棱鏡的方法能達(dá)到40dB以上的偏振消光比)。和這兩種方法相近，其它常用的粘合棱鏡的方法還有洛匈(Rochon)棱鏡、渥拉斯頓(Wollaston)棱鏡、尼科耳(Nicol)棱鏡以及其它的格蘭類(Glan-type)棱鏡等。但由于在這種粘合棱鏡或切割的結(jié)構(gòu)中，棱鏡的加工和光軸定向非常復(fù)雜，精度要求很高，例如，通常要求棱鏡的切割面要完全平行于晶體的光軸，且粘合棱鏡法中，其相對(duì)的兩個(gè)面之間的夾角需要加工的非常精確以保證其差值為一特定常數(shù)以滿足雙折射效應(yīng)的最優(yōu)化，兩塊棱鏡粘合時(shí)還要注意其相對(duì)的光軸要完全正交或平行，光束入射時(shí)要完全平行或垂直與晶體的光軸。而這些要求在實(shí)際的機(jī)械加工和光學(xué)應(yīng)用中通常難以完全滿足，不可避免的使器件的性能有所降低。除此之外，有些棱鏡的設(shè)計(jì)要求光束從棱鏡的某一個(gè)面入射，而如果將光路逆轉(zhuǎn)180度(這在光學(xué)應(yīng)用中是常有的事)，器件的性能將與正向入射時(shí)有較大的差異。另外，兩塊棱鏡的粘合通常使用加拿大樹膠等材料，而這些材料的吸收也極大的限制了這類方法的應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于導(dǎo)波共振的偏振方法，通過底面鍍有金屬膜和介質(zhì)薄膜的加長(zhǎng)棱鏡激發(fā)的導(dǎo)波共振來實(shí)現(xiàn)激光的偏振，并通過加長(zhǎng)棱鏡中激發(fā)的多次導(dǎo)波共振來達(dá)到較高的偏振消光比，從而使出射光束達(dá)到非常高的偏振度，同時(shí)能夠選擇不同偏振方向(P波或S波)的光束作為輸出；按本發(fā)明方法工作的偏振器件具有較小的插入損耗，器件的性能與通光方向無關(guān)，即在正、反向通光時(shí)的性能相同，且具有操作簡(jiǎn)單、便于封裝的特性。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明偏振方法通過激發(fā)在底面依次鍍有金屬膜和介質(zhì)薄膜的加長(zhǎng)棱鏡中導(dǎo)波共振，導(dǎo)波共振在導(dǎo)波共振角下只衰減激光光束中的S波(或P波)，而對(duì)激光光束中的P波(或S波)則完全通過，使激光光束在導(dǎo)波共振角入射，完全地去除掉其中的S波(或P波)成分，而只剩下P波(或S波)成分，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)激光光束的高度偏振。
以下對(duì)本發(fā)明方法作進(jìn)一步的說明，其具體步驟如下第一步選擇合適的材料和參數(shù)制成由加長(zhǎng)棱鏡、底面金屬膜、介質(zhì)薄膜由上至下設(shè)置，以及鍍?cè)诶忡R兩個(gè)側(cè)面上的增透膜(一)、(二)構(gòu)成的偏振結(jié)構(gòu)，選用激光作為光源輸入，可以按照所要輸出的偏振成分(P波或S波)要求分別在α或β角入射，工作波長(zhǎng)在可見到紅外光頻范圍內(nèi)選擇。底面金屬膜厚度、介質(zhì)薄膜厚度在所選的激光波長(zhǎng)下滿足最佳耦合條件，即入射角達(dá)到某些特定值時(shí)(導(dǎo)波共振角α、β)，使S波或P波的衰減達(dá)到最大。同時(shí)，根據(jù)角度α、β，確定加長(zhǎng)棱鏡的底角和側(cè)面形狀，其每邊側(cè)面上的兩個(gè)平面對(duì)底面的傾角等于或接近α、β，使激光光束垂直于入射和出射面，降低插入損耗。入射和出射激光束(一)、(二)、(三)和(四)分別正對(duì)棱鏡兩邊側(cè)面上的兩個(gè)平面，即入射的激光光束分別垂直于加長(zhǎng)棱鏡側(cè)面上的兩個(gè)平面射入棱鏡，而出射的激光光束分別垂直于加長(zhǎng)棱鏡另一側(cè)的兩個(gè)平面射出棱鏡。加長(zhǎng)棱鏡長(zhǎng)度和高度滿足入射激光束(一)或(三)分別在導(dǎo)波共振角α、β下，在加長(zhǎng)棱鏡的下底面上發(fā)生多次(兩次或兩次以上)反射。另外，在加長(zhǎng)棱鏡的兩個(gè)側(cè)面上形成增透膜層(一)、(二)，其材料和厚度滿足所選入射激光束(一)、(三)在正入射條件下的反射率降至最低。
第二步根據(jù)所要選取的偏振方向(P波或S波)，選用入射激光(一)或(三)在確定的角度——導(dǎo)波共振角α或β下入射到加長(zhǎng)棱鏡的底面上，并激發(fā)在介質(zhì)薄膜中傳播的導(dǎo)波，接收出射激光束(二)或(四)，即得高偏振度(P波或S波)的激光光束。
加長(zhǎng)棱鏡與空氣的全反射角并達(dá)到導(dǎo)波共振角時(shí)，在介質(zhì)薄膜層內(nèi)激發(fā)導(dǎo)波，形成導(dǎo)波共振；在這一角度下，導(dǎo)波共振只對(duì)光束中的某一偏振分量(S波或P波)發(fā)生作用，使其耦合到介質(zhì)薄膜層中去，而反射回的激光光束在其上表面則發(fā)生全反射并再一次入射到下表面，這一過程可以多次重復(fù)從而可以多次激發(fā)導(dǎo)波共振，例如，在S波(其振動(dòng)方向垂直于入射面)導(dǎo)波共振條件下，入射激光束的S波發(fā)生衰減，其能量被導(dǎo)入介質(zhì)薄膜；而P波(其振動(dòng)方向平行于入射面)則發(fā)生全反射，其能量被完全反射。如此，經(jīng)過多次反射之后，出射激光之中將只剩下P波，而S波則被完全吸收，形成高偏振度的P波偏振光。而在P波導(dǎo)波共振條件下，入射光束的P波發(fā)生衰減，其能量被導(dǎo)入介質(zhì)薄膜，而S波則發(fā)生全反射，其能量被完全反射。如此，經(jīng)過多次反射之后，出射激光之中將只剩下S波，而P波則被完全吸收，形成高偏振度的S波偏振光。
加長(zhǎng)棱鏡可采用高折射率棱鏡(1.4＜n＜3.0)器件，加長(zhǎng)棱鏡的材料可以選擇高折射率光學(xué)玻璃或晶體材料，加長(zhǎng)棱鏡的形狀可根據(jù)實(shí)際需要確定，使入射激光光束在其下底面上發(fā)生多次(兩次或兩次以上)的內(nèi)反射，其入射面可以選擇平面、圓柱面、球面等其它常見或特殊形狀，入射角應(yīng)工作在導(dǎo)波共振角附近。
加長(zhǎng)棱鏡的入射和出射面上鍍有增透膜，以減少其插入損耗。加長(zhǎng)棱鏡的入射和出射面若采用折面，則應(yīng)使其兩個(gè)平面分別垂直于能夠激發(fā)S波(或P波)導(dǎo)波共振的入射光束，即應(yīng)使這兩個(gè)平面對(duì)底面的傾角分別等于S波(或P波)導(dǎo)波共振角，即分別等于α和β。
底面金屬膜一般可選用對(duì)工作波長(zhǎng)(可見到紅外光頻)吸收較小的金屬。金屬介電常數(shù)ε＝εr+iεi與工作波長(zhǎng)有關(guān)，且底面金屬膜的厚度使導(dǎo)波共振吸收最為強(qiáng)烈。金屬種類可選擇銀、金、鋁、銅等在工作波長(zhǎng)范圍內(nèi)介電常數(shù)虛部較小的金屬。一般要求其介電常數(shù)實(shí)部εr≤-8.0，介電常數(shù)虛部εi≤15.0。底面金屬膜的厚度在15nm～60nm之間。
介質(zhì)薄膜的材料可采用光學(xué)玻璃、氧化物、晶體材料或聚合物等，要求其對(duì)工作波長(zhǎng)下的激光無吸收，且其折射率在1.4～3.2之間。介質(zhì)薄膜的厚度視實(shí)際情況而定，一般大于0.4μm，金屬薄膜和介質(zhì)薄膜的厚度在所選的激光波長(zhǎng)下滿足最佳耦合條件，使導(dǎo)波共振最為強(qiáng)烈。
本發(fā)明中，在加長(zhǎng)棱鏡的底面上激發(fā)的導(dǎo)波共振能夠非常強(qiáng)烈的衰減入射激光光束中的S波(或P波)，而對(duì)另一種偏振的光束P波(或S波)則完全通過；因?yàn)樵诩娱L(zhǎng)棱鏡中，可以形成多次反射，多次激發(fā)衰減S波(或P波)的導(dǎo)波共振，從而可以達(dá)到很高的偏振消光比，并產(chǎn)生高度偏振的出射光束。同時(shí)，因?yàn)榱硪环N偏振的光束P波(或S波)在加長(zhǎng)棱鏡中發(fā)生的都是全反射，從而能使其具有較小的插入損耗。另外，對(duì)加長(zhǎng)棱鏡的兩個(gè)入射面對(duì)底面傾角的設(shè)計(jì)、入射、出射激光的角度和入射、出射面上增透膜的設(shè)置，都能有效的降低插入損耗。
本發(fā)明用一種全新的思路實(shí)現(xiàn)了對(duì)激光光束的高度偏振，同現(xiàn)有的通過粘合棱鏡對(duì)激光光束進(jìn)行偏振的技術(shù)相比，具備以下優(yōu)點(diǎn)1、偏振消光比高。利用本發(fā)明，通過多次激發(fā)加長(zhǎng)棱鏡底面上的導(dǎo)波共振來實(shí)現(xiàn)對(duì)激光光束的高度偏振，其對(duì)P波的消光比可以達(dá)到30dB以上，對(duì)S波的消光比也可達(dá)到30dB以上。
2、較小的插入損耗。按照本發(fā)明方法工作的偏振器件，對(duì)入射光束中沒有激發(fā)導(dǎo)波共振的偏振分量而言，由于在加長(zhǎng)棱鏡內(nèi)的各個(gè)反射面上發(fā)生的都是全反射，因而光強(qiáng)損失很小。同時(shí)，加長(zhǎng)棱鏡的兩邊側(cè)面對(duì)底面傾角的設(shè)計(jì)使激光光束能夠在入射和出射面上形成垂直入射，并且在這兩個(gè)面上都設(shè)計(jì)了增透膜，從而能夠有效的降低整個(gè)器件的插入損耗，通?？梢缘扔诨蛐∮?.8dB。
3、可以在兩個(gè)偏振方向上輸出高度偏振的光束。利用本發(fā)明，可以根據(jù)要求，選擇輸出光束的偏振方向。如果要輸出P偏振的光束，則采用激光束(一)入射、激光束(二)出射；如果要輸出S偏振的光束，則采用激光束(三)入射、激光束(四)出射。
4、偏振性能與通光方向無關(guān)。因?yàn)楸景l(fā)明的工作原理基于導(dǎo)波共振，對(duì)光從哪個(gè)方向(正向、反向)入射無關(guān)，所以其偏振性能在正、反向通光時(shí)相同。減少了實(shí)際應(yīng)用的麻煩。
5、操作簡(jiǎn)單、易于集成。按照本發(fā)明方法工作的偏振器件只需根據(jù)需要，選擇相應(yīng)的入射、出射角度，則可得到所需的高偏振度的出射光束，因此，操作簡(jiǎn)單，應(yīng)用方便，易于集成。
本發(fā)明具有實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步，本發(fā)明所述的偏振方法，可以廣泛應(yīng)用于光電子通信、光學(xué)傳感器、光學(xué)干涉儀和光信息處理等多個(gè)領(lǐng)域，尤其是光通信器件的加工、測(cè)試等環(huán)節(jié)，利用本發(fā)明技術(shù)，能夠保證按其工作的偏振器件具有高偏振消光比、低插入損耗、兩種偏振方向輸出、器件性能與通光方向無關(guān)、操作簡(jiǎn)單、易于集成等高技術(shù)性能。


圖1本發(fā)明偏振方法工作原理圖具體實(shí)施方式
如圖1所示，本發(fā)明方法是以加長(zhǎng)棱鏡、底面金屬膜、介質(zhì)薄膜以及增透膜構(gòu)成的偏振結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的，以下結(jié)合根據(jù)本發(fā)明所提出的基于加長(zhǎng)棱鏡中導(dǎo)波共振的高效光比偏振方法的三個(gè)實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明方法作進(jìn)一步的說明實(shí)施例1第一步加長(zhǎng)棱鏡1材料選用高折射率加長(zhǎng)棱鏡(ZF6，n＝1.7355)。入射激光波長(zhǎng)為690.0nm，底面金屬膜2材料采用銀(690.0nm波長(zhǎng)下ε＝-19.69+i1.24)，利用濺射方法鍍?cè)诩娱L(zhǎng)棱鏡1的下底面上，厚度為44.5nm。介質(zhì)薄膜3材料選用聚合物，其折射率為1.68，厚度為0.45μm。加長(zhǎng)棱鏡1側(cè)面上的兩個(gè)平面對(duì)底面的傾角分別為42.6度和54.2度，其高度約為1cm，上底面長(zhǎng)度為2.3cm，下底面長(zhǎng)度約為3.8cm，滿足兩次反射條件，使激光光束在其下底面形成兩次反射；入射激光束6的入射角和出射激光束7的出射角都為42.6度，而入射激光束8的入射角和出射激光束9的出射角都為54.2度，即使其分別垂直于加長(zhǎng)棱鏡1兩邊側(cè)面上的兩個(gè)平面；并在加長(zhǎng)棱鏡1的出射和入射面上蒸鍍上一層增透膜4和5，以降低其反射損耗。選擇P偏振光或S偏振光輸出，分別可以選取42.6度或54.2度為入射角。
第二步根據(jù)所選取的輸出光偏振方向(P波或S波)，使選用的入射激光在確定的角度——導(dǎo)波共振角42.6度或54.2度下入射到加長(zhǎng)棱鏡1的底面上，并激發(fā)在介質(zhì)薄膜3中傳播的導(dǎo)波。接收出射激光光束7、9，即得高偏振度的P偏振或S偏振的激光光束。
實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算表明，若選用入射光束為6，接受出射光束7，按照本發(fā)明方法工作的偏振器件對(duì)S波的消光比可以達(dá)到33dB以上，對(duì)P波的插入損耗約為0.6dB；若選用從入射光束8，接受出射光束9，按照本發(fā)明方法工作的偏振器件對(duì)P波的消光比可以達(dá)到39dB以上，對(duì)S波的插入損耗約為0.4dB。
實(shí)施例2第一步加長(zhǎng)棱鏡1材料選用高折射率加長(zhǎng)棱鏡(普通光學(xué)玻璃，n＝1.5)。入射激光波長(zhǎng)為560.0nm，底面金屬膜2材料采用銀(560.0nm波長(zhǎng)下ε＝-11.89+i0.83)，利用濺射方法鍍?cè)诩娱L(zhǎng)棱鏡1的下底面上，厚度為27.5nm。介質(zhì)薄膜3材料選用聚合物，其折射率為1.68，厚度為0.9μm。加長(zhǎng)棱鏡1側(cè)面上的兩個(gè)平面對(duì)底面的傾角分別為42.85度和51.1度，其高度約為1.2cm，上底面長(zhǎng)度為2.3cm，下底面長(zhǎng)度約為4.5cm，滿足兩次反射條件，使激光光束在其下底面形成兩次反射；入射激光束6的入射角和出射激光束7的出射角都為42.85度，而入射激光束8的入射角和出射激光束9的出射角都為51.1度，即使其分別垂直于加長(zhǎng)棱鏡1兩邊側(cè)面上的兩個(gè)平面；并在加長(zhǎng)棱鏡1的出射和入射面上蒸鍍上一層增透膜4和5，以降低其反射損耗。選擇P偏振光或S偏振光輸出，分別可以選取42.85度或51.1度為入射角。
第二步根據(jù)所選取的輸出光偏振方向(P波或S波)，使選用的入射激光在確定的角度——導(dǎo)波共振角42.85度或51.1度下入射到加長(zhǎng)棱鏡1的底面上，并激發(fā)在介質(zhì)薄膜3中傳播的導(dǎo)波。接收出射激光光束7、9，即得高偏振度的P偏振或S偏振的激光光束。
實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算表明，若選用入射光束為6，接受出射光束7，按照本發(fā)明方法工作的偏振器件對(duì)S波的消光比可以達(dá)到38dB以上，對(duì)P波的插入損耗約為0.7dB；若選用從入射光束8，接受出射光束9，按照本發(fā)明方法工作的偏振器件對(duì)P波的消光比可以達(dá)到39dB以上，對(duì)S波的插入損耗約為0.4dB。
實(shí)施例3第一步加長(zhǎng)棱鏡1材料選用高折射率加長(zhǎng)棱鏡(ZF6，n＝1.7355)。入射激光波長(zhǎng)為1550.0nm，底面金屬膜2材料采用金(1550.0nm波長(zhǎng)下ε＝-117.34+i10.95)，利用濺射方法鍍?cè)诩娱L(zhǎng)棱鏡1的下底面上，厚度為27.5nm。介質(zhì)薄膜3材料選用聚合物，其折射率為1.68，厚度為0.9μm。加長(zhǎng)棱鏡1側(cè)面上的兩個(gè)平面對(duì)底面的傾角分別為37.0度和47.35度，其高度約為0.8cm，上底面長(zhǎng)度為3.5cm，下底面長(zhǎng)度約為5.4cm，滿足三次反射條件，使激光光束在其下底面形成三次反射；入射激光束6的入射角和出射激光束7的出射角都為37.0度，而入射激光束8的入射角和出射激光束9的出射角都為47.35度，即使其分別垂直于加長(zhǎng)棱鏡1兩邊側(cè)面上的兩個(gè)平面；并在加長(zhǎng)棱鏡1的出射和入射面上蒸鍍上一層增透膜4和5，以降低其反射損耗。選擇P偏振光或S偏振光輸出，分別可以選取37.0度或47.35度為入射角。
第二步根據(jù)所選取的輸出光偏振方向(P波或S波)，使選用的入射激光在確定的角度——導(dǎo)波共振角37.0度或47.35度下入射到加長(zhǎng)棱鏡1的底面上，并激發(fā)在介質(zhì)薄膜3中傳播的導(dǎo)波。接收出射激光光束7、9，即得高偏振度的P偏振或S偏振的激光光束。
實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算表明，若選用入射光束為6，接受出射光束7，按照本發(fā)明方法工作的偏振器件對(duì)S波的消光比可以達(dá)到42dB以上，對(duì)P波的插入損耗約為0.8dB；若選用從入射光束8，接受出射光束9，按照本發(fā)明方法工作的偏振器件對(duì)P波的消光比可以達(dá)到54dB以上，對(duì)S波的插入損耗約為0.5dB。
權(quán)利要求
1.一種基于導(dǎo)波共振的偏振方法，其特征在于通過激發(fā)在底面依次鍍有金屬膜(2)和介質(zhì)薄膜(3)的加長(zhǎng)棱鏡中的導(dǎo)波共振，導(dǎo)波共振在導(dǎo)波共振角下只衰減激光光束中的S波或P波，而對(duì)激光光束中的P波或S波則完全通過，使激光光束在導(dǎo)波共振角入射，完全地去除掉其中的S波或P波成分，而只剩下P波或S波成分，實(shí)現(xiàn)對(duì)激光光束的高度偏振。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于導(dǎo)波共振的偏振方法，其特征在于以下對(duì)方法作進(jìn)一步限定，其具體步驟如下第一步選擇材料和參數(shù)制成由加長(zhǎng)棱鏡(1)、底面金屬膜(2)、介質(zhì)薄膜(3)由上至下設(shè)置，以及鍍?cè)诩娱L(zhǎng)棱鏡(1)兩個(gè)側(cè)面上的增透膜(4)、(5)構(gòu)成的偏振結(jié)構(gòu)，選用激光作為光源輸入，工作波長(zhǎng)在可見到紅外光頻范圍內(nèi)選擇，底面金屬膜(2)厚度、介質(zhì)薄膜(3)厚度在所選的激光波長(zhǎng)下滿足最佳耦合條件，即入射角達(dá)到導(dǎo)波共振角α(10)、β(11)，使S波或P波的衰減達(dá)到最大，根據(jù)角度α(10)、β(11)，確定加長(zhǎng)棱鏡(1)的底角和側(cè)面形狀，其每邊側(cè)面上的兩個(gè)平面對(duì)底面的傾角等于或接近α(10)、β(11)，使激光光束垂直于入射和出射面；第二步根據(jù)選取輸出光的偏振方向P波或S波，選用入射光纖接頭(6)或(8)在導(dǎo)波共振角α(10)或β(11)下入射到加長(zhǎng)棱鏡(1)的底面上，并激發(fā)在介質(zhì)薄膜(3)中傳播的導(dǎo)波，出射光纖接頭(7)或(9)接收出射光束，即得高偏振度P波或S波的激光光束。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于導(dǎo)波共振的偏振方法，其特征是通過在底面依次鍍有金屬膜(2)和介質(zhì)薄膜(3)的加長(zhǎng)棱鏡(1)中發(fā)生的多次導(dǎo)波共振來提高偏振效率，反復(fù)衰減入射激光束中的S波或P波，提高輸出激光束的偏振度；同時(shí)，入射激光束中的P波或S波在加長(zhǎng)棱鏡(1)的上、下底面上發(fā)生的都是全反射，其能量只有很少的損失，從而降低P波或S波的插入損耗。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于導(dǎo)波共振的偏振方法，其特征是加長(zhǎng)棱鏡(1)采用高折射率棱鏡器件，折射率1.4＜n＜3.0，加長(zhǎng)棱鏡(1)的材料選擇高折射率光學(xué)玻璃或晶體材料，加長(zhǎng)棱鏡(1)的形狀滿足入射激光光束在其底面上發(fā)生兩次或兩次以上的內(nèi)反射，入射角工作在導(dǎo)波共振角附近。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于導(dǎo)波共振的偏振方法，其特征是加長(zhǎng)棱鏡(1)的入射和出射面上鍍有增透膜(4)和(5)，加長(zhǎng)棱鏡(1)的入射和出射面若采用折面，則其兩個(gè)平面分別垂直于激發(fā)S波或P波導(dǎo)波共振的入射光束，即這兩個(gè)平面對(duì)底面的傾角分別等于S波或P波導(dǎo)波共振角。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于導(dǎo)波共振的偏振方法，其特征是底面金屬膜(2)選用對(duì)工作波長(zhǎng)吸收較小的金屬，金屬介電常數(shù)ε＝εr+iεi，底面金屬膜(2)的厚度在15nm～60nm之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于導(dǎo)波共振的偏振方法，其特征是金屬種類選擇在工作波長(zhǎng)范圍內(nèi)介電常數(shù)虛部較小的金屬，其介電常數(shù)實(shí)部εr≤-8.0，介電常數(shù)虛部εi≤15.0。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于導(dǎo)波共振的偏振方法，其特征是介質(zhì)薄膜(3)的材料采用光學(xué)玻璃、氧化物、晶體材料或聚合物，其對(duì)工作波長(zhǎng)下的激光束無吸收，且其折射率在1.4～3.2之間，介質(zhì)薄膜(3)的厚度大于0.4μm，底面金屬膜(2)和介質(zhì)薄膜(3)的厚度在所選的激光波長(zhǎng)下滿足最佳耦合條件，使導(dǎo)波共振最為強(qiáng)烈。
全文摘要
基于導(dǎo)波共振的偏振方法屬于光電子通信和光信息處理領(lǐng)域。本方法通過激發(fā)在底面依次鍍有金屬膜和介質(zhì)薄膜的加長(zhǎng)棱鏡中的導(dǎo)波共振，導(dǎo)波共振在導(dǎo)波共振角下只衰減激光光束中的S波或P波，而對(duì)激光光束中的P波或S波則完全通過，使激光光束在導(dǎo)波共振角入射，完全地去除掉其中的S波或P波成分，而只剩下P波或S波成分，實(shí)現(xiàn)對(duì)激光光束的高度偏振。本發(fā)明所述的偏振方法，可以廣泛應(yīng)用于光電子通信、光學(xué)傳感器、光學(xué)干涉儀和光信息處理等多個(gè)領(lǐng)域，尤其是光通信器件的加工、測(cè)試等環(huán)節(jié)，按本發(fā)明方法工作的偏振器偏振消光比高、插入損耗小，兩種偏振方向輸出，偏振性能與通光方向無關(guān)，操作簡(jiǎn)單、便于集成。
文檔編號(hào)G02B6/26GK1434324SQ0311555
公開日2003年8月6日 申請(qǐng)日期2003年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月27日
發(fā)明者陳洸, 曹莊琪, 李翔, 劉選斌, 沈啟舜 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)