[实用新型]基于α-BaTeMo2O9晶体的偏振棱镜

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种应用α-BaTeMo₂O₉晶体的偏振棱镜，属于偏振棱镜技术领域。

背景技术

利用光在晶体中的双折射现象，将晶体制成各种棱镜，可以获得线偏振光，这种棱镜称为偏振棱镜。偏振棱镜是各种光学实验中一种重要的器件。较大的双折射是实现高消光比、宽波段应用的偏振棱镜的基本要求。对于单轴晶体，棱镜中所用的双折射为晶体中两个折射率之差，即主轴折射率之差为棱镜中有效的双折射。对于双轴晶，当光正入射到晶体时，过折射率椭球坐标原点与波失垂直的截面为椭圆。椭圆的长轴和短轴分别为两束偏振光的折射率。沿晶体折射率主轴n_y入射，将获得最大的双折射（n_z-n_x）。

目前，广泛应用于制作偏振棱镜的材料主要为不可再生的方解石晶体，α-BBO晶体以及YVO₄等单轴晶晶体。所涉及的棱镜包括格兰-泰勒棱镜，格兰-激光棱镜，格兰-汤普森棱镜，布儒斯特偏振棱镜，渥拉斯顿棱镜，洛匈棱镜等。其中以方解石为基质的棱镜历史悠久，而且质量最高。但是方解石为天然不可再生资源，资源越来越少，因此价格较高。此外，方解石还存在以下问题：1）难以获得尺寸足够大并且适用于光学应用的方解石晶体；2）由于解离性很强，加工过程中容易出现废品；3）莫氏硬度为3，不易抛光；4）方解石是菱面体，八个顶角中只有两个顶角的三个面都是钝角，其光轴平行于这两个顶角的等分线。因此，制作偏振棱镜时，晶体的利用率较低。

寻找双折射较大，物理化学性能优异棱镜基质材料，特别是目前较少研究双轴晶体设计、制作高质量的棱镜是棱镜研究的一个重要的方向。

α-BaTeMo₂O₉晶体是一种新型功能晶体，晶体结构研究表明，此化合物属于双轴晶，正交晶系，mm2点群。晶体透光范围为0.38-5.53μm，晶体显示出较大的双折射（0.4μm波长时，n_z-n_x>0.32）。α-BaTeMo₂O₉晶体具有容易生长大尺寸、高质量单晶，不潮解，不解理，硬度适中，光损伤阈值较大等优异的物理化学性能。因此，α-BaTeMo₂O₉晶体是一种潜在的棱镜基质材料。

发明内容

本实用新型针对现有偏振棱镜存在的晶体利用率较低的问题，提供一种晶体利用率高的基于α-BaTeMo₂O₉晶体的偏振棱镜。

本实用新型的基于α-BaTeMo₂O₉晶体的偏振棱镜，采用以下技术解决方案：

该偏振棱镜，包括两块α-BaTeMo₂O₉晶体棱镜，每个棱镜的顶角为28°，入射光方向沿晶体结晶学c轴（折射率主轴n_y），光轴方向垂直于棱镜的直角面，两块棱镜沿斜面通过空气层连接在一起。

上述α-BaTeMo₂O₉晶体偏振棱镜的设计原理如下：

一束光入射到具有双折射的晶体后，光束一般会被分为两束。若入射光在晶体的主截面内，其中一束光振动方向垂直于截面，称为s态，另外一束光振动方向在截面内，称为p态。当光束到达晶体斜面时会发生发射和透射。晶体中也存在一个临界角度，当入射角大于此角度时，光束会全部发生反射而不发生透射，此临界角成为全反角。对于晶体中的s光和p光，由于在晶体中折射率大小不同，因此，两束光的全反角并不相同（α_s≠α_p）。如果光束的入射角度α（棱镜顶角）大小介于α_s和α_p之间，则两束光可以实现分离，如图1所示（单轴晶体）。

α-BaTeMo₂O₉晶体是正双轴晶，其三个光学主轴方向的Sellmeier方程为：