本發(fā)明涉及偏振分束器，具體涉及一種基于超構(gòu)光柵的偏振分束器。

背景技術(shù)：

1、偏振分束器的功能是將具有正交偏振態(tài)的入射光分成沿不同方向傳播的兩類不同偏振（te和tm）光束。作為一類基本的光器件，其在光通信、光傳感和光顯示等諸多領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。

2、傳統(tǒng)的偏振分束器基于雙折射材料實現(xiàn)，一般來說需要足夠長的光傳播距離以實現(xiàn)偏振光束的空間分離，因而器件體積大，難以集成，嚴(yán)重阻礙了光學(xué)系統(tǒng)的微型化和集成化。而基于一維衍射光柵的偏振分束器，盡管可以實現(xiàn)小尺寸，但只能將入射光在一維平面內(nèi)進行偏振分束。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種基于超構(gòu)光柵的偏振分束器，解決傳統(tǒng)偏振分束器件體積大難以集成或只能在一維平面內(nèi)偏振分束的缺陷。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：一種基于超構(gòu)光柵的偏振分束器，包括依次層疊的均勻二維光柵層、襯底介質(zhì)層及非均勻二維光柵層，所述均勻二維光柵層通過尺寸相同的多個納米柱呈正方形周期性均勻排列組成，均勻二維光柵周期等于超構(gòu)光柵周期的一半；

3、所述非均勻二維光柵層構(gòu)造于襯底介質(zhì)層，通過尺寸不同的多個納米柱呈正方形周期排列組成，各納米柱各自形成的周期排列在水平方向上相互偏移半個周期，非均勻二維光柵周期等于超構(gòu)光柵周期。

4、進一步地，均勻二維光柵層是在超構(gòu)光柵的一個立方體元胞的外表面分布9個納米柱而成，上述9個納米柱包括位于正方形四個頂點、位于正方形四個邊長中點及位于正方形中心的第一納米柱。

5、非均勻二維光柵層是在超構(gòu)光柵的一個立方體元胞內(nèi)的內(nèi)底面分布5個納米柱而成，上述5個納米柱包括位于正方形中心的第二納米柱、位于正方形四個頂點的第三納米柱。

6、構(gòu)造出的超構(gòu)光柵，當(dāng)具有正交偏振態(tài)的光垂直入射到偏振分束器時，te偏振光傳播到（0，±1）級次，tm偏振光衍射到（±1，0）級次，反之亦可，同時抑制零級（0，0）傳輸，實現(xiàn)偏振光的空間分束和高消光比。

7、非均勻二維光柵中第二納米柱和第三納米柱的尺寸截面邊長不同，而高度相同，或截面邊長相同，而高度不同。

8、非均勻二維光柵中第二納米柱和第三納米柱的尺寸和形狀完全相同，但折射率不同。

9、均勻二維光柵層和非均勻二維光柵層中的納米柱形狀為正方形、或長方形、或圓柱形、或圓臺形、或三角形截面柱。

10、本發(fā)明的有益效果是：構(gòu)造出的二維光柵具有大的設(shè)計自由度以靈活調(diào)節(jié)各衍射級次的傳輸效率，具備高消光比、體積小易于集成、且偏振光分束在兩個正交的平面上等優(yōu)點。

技術(shù)特征：

1.一種基于超構(gòu)光柵的偏振分束器，其特征在于：包括依次層疊的均勻二維光柵層、襯底介質(zhì)層及非均勻二維光柵層，所述均勻二維光柵層通過尺寸相同的多個納米柱呈正方形周期性均勻排列組成，均勻二維光柵周期等于超構(gòu)光柵周期的一半；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超構(gòu)光柵的偏振分束器，其特征在于：均勻二維光柵層是在超構(gòu)光柵的一個立方體元胞的外表面分布9個納米柱而成，上述9個納米柱包括位于正方形四個頂點、位于正方形四個邊長中點及位于正方形中心的第一納米柱。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超構(gòu)光柵的偏振分束器，其特征在于：非均勻二維光柵層是在超構(gòu)光柵的一個立方體元胞內(nèi)的內(nèi)底面分布5個納米柱而成，上述5個納米柱包括位于正方形中心的第二納米柱、位于正方形四個頂點的第三納米柱。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超構(gòu)光柵的偏振分束器，其特征在于：構(gòu)造出的超構(gòu)光柵，當(dāng)具有正交偏振態(tài)的光垂直入射到偏振分束器時，te偏振光傳播到（0，±1）級次，tm偏振光衍射到（±1，0）級次，反之亦可，同時抑制零級（0，0）傳輸，實現(xiàn)偏振光的空間分束和高消光比。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于超構(gòu)光柵的偏振分束器，其特征在于：非均勻二維光柵中第二納米柱和第三納米柱的尺寸截面邊長不同，而高度相同，或截面邊長相同，而高度不同。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于超構(gòu)光柵的偏振分束器，其特征在于：非均勻二維光柵中第二納米柱和第三納米柱的尺寸和形狀完全相同，但折射率不同。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超構(gòu)光柵的偏振分束器，其特征在于：均勻二維光柵層和非均勻二維光柵層中的納米柱形狀為正方形、或長方形、或圓柱形、或圓臺形、或三角形截面柱。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于超構(gòu)光柵的偏振分束器，包括依次層疊的均勻二維光柵層、襯底介質(zhì)層及非均勻二維光柵層，所述均勻二維光柵層通過尺寸相同的多個納米柱呈正方形周期性均勻排列組成，均勻二維光柵周期等于超構(gòu)光柵周期的一半；均勻二維光柵層是在超構(gòu)光柵的一個立方體元胞的外表面分布9個納米柱而成，上述9個納米柱包括位于正方形四個頂點、位于正方形四個邊長中點及位于正方形中心的第一納米柱；所述非均勻二維光柵層構(gòu)造于襯底介質(zhì)層，通過尺寸不同的多個納米柱呈正方形周期排列組成，各納米柱各自形成的周期排列在水平方向上相互偏移半個周期，非均勻二維光柵周期等于超構(gòu)光柵周期。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明構(gòu)造出的二維光柵具有大的設(shè)計自由度以靈活調(diào)節(jié)各衍射級次的傳輸效率，具備高消光比、體積小易于集成、且偏振光分束在兩個正交的平面上等優(yōu)點。

技術(shù)研發(fā)人員：王靖,劉維娜,賀良冬,陳陽曦,周磊,李輝,范淑靜,譚云龍
受保護的技術(shù)使用者：中光學(xué)（上海）科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/14