[发明专利]广角宽带偏振分束器

说明书

技术领域

本发明大体来说涉及分束器，且特定来说(但非排他地)涉及一种由低折射率材料制成的广角宽带偏振分束器。

背景技术

分束器是存在于许多类型的光学装置中的光学组件。顾名思义，分束器将输入光束分离成两个或两个以上输出光束。偏振分束器(PBS)是可基于偏振而将输入光束分离成两个或两个以上输出光束以使得每一输出光束具有不同偏振的特定类型的分束器。举例来说，PBS可接收具有经p偏振光及经s偏振光两者的输入光束并将其分离成两个单独输出光束-一者经p偏振，另一者经s偏振。在已经p偏振或s偏振的输入光束的情况下，PBS也可用以选择性地使经偏振输入光束通过或将其反射。在许多现有PBS中，输出光束具有低对比度—也就是说，在每一输出光束中，非所要偏振对所要偏振的比率高于所要比率。换句话说，低对比度意指输出光束具有过少的所要偏振。

虽然存在高对比度PBS，但其遭受数个缺点。高对比度PBS必须由具有极高折射率(例如，大于1.7)的光学材料制成；在一个实例中，可使用具有1.78的折射率的SF11玻璃。但例如SF11的高折射率材料为昂贵的且由于密度与折射率成比例而为沉重的，这意味着所得分束器以及使用这些分束器的光学装置也为昂贵且沉重的。此外，存在很少可用以连结以良好接合强度构成PBS的高折射率材料的折射率匹配光学粘合剂，这意味着难以制造坚固且耐久的高对比度PBS。最后，现有高对比度PBS是针对跨越一波长带的仅极窄入射角而优化的。举例来说，在一些PBS中，高对比度输出(例如，小于0.5％的非所要偏振)仅跨越从450mm到650mm的波长带针对窄入射角范围(小于1°)是可能的。许多高对比度PBS还展现角度相依分离，这导致跨越输出的视野的色彩不均匀性。

附图说明

参考以下各图描述本发明的非限制性及非详尽实施例，其中在所有各视图中相似参考编号指代相似部件，除非另有规定。除非另有说明，否则各图并非按比例绘制。

图1是分束器的实施例的横截面图。

图2A是可用于例如图1中所展示的分束器的分束器中的偏振涂层的实施例的横截面图。

图2B是例如图2A中所展示的偏振涂层的偏振涂层的实施例的细节表。

图3A到3B是图1中所展示的分束器的实施例的操作的实施例的横截面图。

图3C是图解说明图1中所展示的分束器的操作的实施例的曲线图。

图4是分束器的另一实施例的横截面图。

图5是分束器的另一实施例的横截面图。

图6是分束器的另一实施例的横截面图。

图7A到7F是用于制造图1中所展示的分束器的实施例的工艺的实施例的横截面图。

图8是使用图1及4的分束器实施例的抬头显示器的实施例的横截面图。

图9是抬头显示器的实施例的俯视横截面图。

具体实施方式

本发明描述用于由低折射率玻璃制成的广角宽带分束器的设备、系统及方法的实施例。描述众多特定细节以提供对所述实施例的透彻理解，但相关领域的技术人员将认识到，可在无所述特定细节中的一或多者的情况下或借助其它方法、组件、材料等来实践本发明。在一些实例中，虽然并未详细展示或描述众所周知的结构、材料或操作，但尽管如此其仍囊括于本发明的范围内。

在本说明书通篇中所提及的“一个实施例”或“一实施例”意指结合所述实施例描述的特定特征、结构或特性包含于至少一个所描述的实施例中。因此，本说明书中出现的短语“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必全部指代同一实施例。此外，在一或多个实施例中可以任何适合方式组合所述特定特征、结构或特性。

图1图解说明偏振分束器(PBS)100的实施例。PBS 100为具有正方形横截面的体积形状且包含耦合到第二棱镜110的第一棱镜102。第一棱镜102具有输入面104、输出面106及倾斜面108，而第二棱镜110具有面112、输出面114及倾斜面116。偏振涂层118夹在第一棱镜102的倾斜面108与第二棱镜110的倾斜面116之间。线性偏振器120耦合到第一棱镜102的输出面106，且偏振涂层122耦合到第二棱镜110的输出面114。