專利名稱：一種可補償偏振引起的強度變化的光束旋轉(zhuǎn)裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可補償偏振引起的強度變化的光束旋轉(zhuǎn)裝置及方法。本發(fā) 明屬光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
實現(xiàn)光束旋轉(zhuǎn)的裝置可使具有某個光場分布的光束繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，得到其 旋轉(zhuǎn)鏡像。光束通過該旋轉(zhuǎn)裝置后，經(jīng)奇數(shù)次翻轉(zhuǎn)的光束會隨著翻轉(zhuǎn)對稱軸的
旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。能實現(xiàn)光束旋轉(zhuǎn)的裝置主要包括道威棱鏡(DovePrism)、別漢棱鏡 (PechanPrism)和K型棱鏡等，其中道威棱鏡的使用最為廣泛。這些棱鏡可以在 不改變光束的傳輸方向的情況下實現(xiàn)光束的旋轉(zhuǎn)，其中道威棱鏡對光束產(chǎn)生1 次翻轉(zhuǎn)，別漢棱鏡對光束產(chǎn)生5次翻轉(zhuǎn)，K型棱鏡對光束產(chǎn)生3次翻轉(zhuǎn)。但以 上實現(xiàn)光束旋轉(zhuǎn)的裝置對加工的要求較高，如道威棱鏡的加工要求保證兩個角 度尺寸和一個長度尺寸的精度，所能實現(xiàn)的加工精度會嚴重影響光束的質(zhì)量， 進而降低光束旋轉(zhuǎn)的精度。另外，這些棱鏡在旋轉(zhuǎn)的時候會同時改變光束的強 度，而且不容易對強度起伏給予補償。
本發(fā)明擬利用波羅棱鏡(Porro Prism)實現(xiàn)光束的旋轉(zhuǎn)。入射光束經(jīng)波羅棱鏡 反射后，可得到與入射光束相對于波羅棱鏡直角棱對稱的翻轉(zhuǎn)光束，旋轉(zhuǎn)波羅 棱鏡的時候光束也會旋轉(zhuǎn)。這種方法對波羅棱鏡的加工精度的要求較簡單，僅 需要波羅棱鏡的兩個直角面垂直即可。相對于前面所述的幾種棱鏡，波羅棱鏡 具有結(jié)構(gòu)簡單、易于加工的優(yōu)點。另外由于波羅棱鏡對光束偏振改變的性質(zhì)與
雙折射晶體片相似，因此可以采用雙折射晶體片對反射光束的偏振改變進行補 償，保證光束在旋轉(zhuǎn)的時候強度不發(fā)生改變。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種可補償偏振引起的強度變化的光束旋轉(zhuǎn)裝置及方法。
本發(fā)明的目的是由下述技術(shù)方案實現(xiàn)的
本發(fā)明的裝置包括偏振分光棱鏡、1/4波片、雙折射波晶片和波羅棱鏡。所 述的偏振分光棱鏡的透射光傳輸方向位于參考平面上，透射光的偏振方向平行 于參考平面；所述的l/4波片快軸方向與參考平面的法線方向呈;c/4的夾角；所 述的雙折射波晶片和波羅棱鏡同軸固化在一起，雙折射波晶片的晶軸平行于波 羅棱鏡的直角棱，使得光束平行和垂直于波羅棱鏡直角棱的兩個方向上偏振分 量的相位差為7i;所述的波羅棱鏡可以繞軸旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的時候直角棱始終與入射 光束垂直。
本發(fā)明提供的可補償偏振引起的強度變化的光束旋轉(zhuǎn)裝置由兩個功能塊構(gòu) 成，具體步驟為-
① 實現(xiàn)光束的旋轉(zhuǎn)，具體的步驟為 入射光束經(jīng)波羅棱鏡反射后，反射光束將相對于入射光束關(guān)于波羅棱鏡的
直角棱對稱，旋轉(zhuǎn)波羅棱鏡的時候，反射光束將隨之旋轉(zhuǎn)；
② 實現(xiàn)光束偏振的補償，使得光束的強度不改變，具體步驟為 入射光束經(jīng)偏振分光棱鏡后透射光為偏振方向平行于參考平面的線偏振
光，此光束經(jīng)l/4波片后變成圓偏振光，經(jīng)過雙折射波晶片和波羅棱鏡后在光場 翻轉(zhuǎn)的同時，光束平行和垂直于波羅棱鏡直角棱的兩個方向上偏振分量的相位 差為7T，并且隨著波羅棱鏡的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，再次經(jīng)過l/4波片后光束的偏振方向
垂直于參考平面，接下來全部被偏振分光棱鏡反射出去，由此實現(xiàn)了光束隨著
波羅棱鏡的旋轉(zhuǎn)而光束強度不發(fā)生變化。
有益效果
釆用本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，易于加工，僅需要保證波羅棱鏡的兩個反射面的垂 直以使得反射光束與入射光束平行，以及保證雙折射波晶片的厚度和安裝以使
得光束平行和垂直于波羅棱鏡直角棱的兩個方向上偏振分量的相位差為7C。光路
易于調(diào)節(jié)，由于波羅棱鏡的兩個反射面垂直，旋轉(zhuǎn)波羅棱鏡的時候反射光束的 傳輸方向僅僅依賴于直角棱與入射光束的垂直度，這相對于其他的光束旋轉(zhuǎn)裝 置更容易控制。
圖1是本發(fā)明的原理圖，圖中，1-偏振分光棱鏡，2-1/4波片，3-雙折射波 晶片，4-波羅棱鏡。
圖2是本發(fā)明中波羅棱鏡對光束的旋轉(zhuǎn)和偏振變化的示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步說明。
如圖1所示，本發(fā)明的裝置包括偏振分光棱鏡(1)、 1/4波片(2)、雙折射 波晶片(3)和波羅棱鏡(4)。偏振分光棱鏡(1)的透射光傳輸方向位于參考 平面上，透射光的偏振方向平行于參考平面；1/4波片(2)快軸方向與參考平 面的法線方向呈兀/4的夾角；雙折射波晶片(3)和波羅棱鏡(4)同軸固化在一 起，雙折射波晶片(3)的晶軸平行于波羅棱鏡的直角棱，使得光束平行和垂直 于波羅棱鏡(4)直角棱的兩個方向上偏振分量的相位差為兀；波羅棱鏡(4)可 以繞軸旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的時候直角棱始終與入射光束垂直。具體的實施步驟為入 射光束經(jīng)偏振分光棱鏡(1)后透射光為偏振方向平行于參考平面的線偏振光， 此光束經(jīng)l/4波片后變成圓偏振光，經(jīng)過雙折射波晶片(3)和波羅棱鏡(4)后 光束的光場翻轉(zhuǎn)，并且隨著波羅棱鏡(4)的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，再次經(jīng)過1/4波片后 光束的偏振方向垂直于參考平面，接下來全部被偏振分光棱鏡(1)反射出去， 實現(xiàn)了光束隨著波羅棱鏡旋轉(zhuǎn)而光束強度不發(fā)生變化。波羅棱鏡對光束的旋轉(zhuǎn) 和偏振變化如圖2所示。
權(quán)利要求
1. 一種可補償偏振引起的強度變化的光束旋轉(zhuǎn)裝置，包括偏振分光棱鏡(1)、1/4波片(2)、雙折射波晶片(3)、波羅棱鏡(4)，其特征在于所述的偏振分光棱鏡(1)的透射光傳輸方向位于參考平面上，透射光的偏振方向平行于參考平面；所述的1/4波片(2)快軸方向與參考平面的法線方向呈π/4的夾角；所述的雙折射波晶片(3)和波羅棱鏡(4)同軸固化在一起，雙折射波晶片(3)的晶軸平行于波羅棱鏡的直角棱，使得光束平行和垂直于波羅棱鏡(4)直角棱的兩個方向上偏振分量的相位差為π；所述的波羅棱鏡(4)可以繞軸旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的時候直角棱始終與入射光束垂直。
2. —種可補償偏振引起的強度變化的光束旋轉(zhuǎn)的方法，其特征在于① 實現(xiàn)光束的旋轉(zhuǎn)，入射光束經(jīng)波羅棱鏡反射后，反射光束將相對于 入射光束關(guān)于波羅棱鏡的直角棱對稱，旋轉(zhuǎn)波羅棱鏡的時候，反射光束將 隨之旋轉(zhuǎn)，② 實現(xiàn)光束偏振的補償，入射光束經(jīng)偏振分光棱鏡(1)后透射光為偏 振方向平行于參考平面的線偏振光，此光束經(jīng)1/4波片后變成圓偏振光， 經(jīng)過雙折射波晶片(3)和波羅棱鏡(4)后在光束的光場翻轉(zhuǎn)的同時，光 束平行和垂直于波羅棱鏡(4)直角棱的兩個方向上偏振分量的相位差為7T， 并且隨著波羅棱鏡(4)的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，再次經(jīng)過l/4波片后光束的偏振方 向垂直于參考平面，接下來全部被偏振分光棱鏡(1)反射出去，由此實現(xiàn) 了光束隨著波羅棱鏡的旋轉(zhuǎn)而光束強度不發(fā)生變化。
全文摘要
本發(fā)明為一種可補償偏振引起的強度變化的光束旋轉(zhuǎn)裝置及方法，屬于光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明由偏振分光棱鏡、1/4波片、雙折射波晶片和波羅棱鏡組成。本發(fā)明采用旋轉(zhuǎn)的波羅棱鏡實現(xiàn)光束的旋轉(zhuǎn)，并采用雙折射波晶片對波羅棱鏡進行補償以消除旋轉(zhuǎn)波羅棱鏡時帶來的光束強度的起伏，進而實現(xiàn)光束旋轉(zhuǎn)而不改變光束強度。本發(fā)明在光學(xué)信息處理領(lǐng)域具有應(yīng)用價值。
文檔編號G02F1/29GK101382654SQ200810222738
公開日2009年3月11日 申請日期2008年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月23日
發(fā)明者劉義東, 高明偉, 高春清, 齊曉慶 申請人:北京理工大學(xué)