[发明专利]一种宽场、消色差横向剪切双折射分束器

说明书

本发明公开了一种宽场、消色差横向剪切双折射分束器，该分束器由六块单轴晶体平板沿入射光传播方向依次拼接组成，前置两块厚度相等的平板由YVO₄制作，光轴分别位于xz平面与yz平面，光轴均与z轴成90°夹角；中间两块平板厚度相等的平板由α‑BBO制成，光轴分别位于xz与yz轴平面，光轴均与xz轴正向、yz轴正向成45°夹角；最后两块厚度相等的平板由YVO₄制成，光轴分别位于xz与yz平面，光轴均与xz轴正向(或负向)、yz轴正向(或负向)成45°夹角。探测波段处于0.4μm～1μm的可见、近红外谱段，中心波长位于0.7μm；三组平板的单板厚度分别为2.4mm、6.7mm和1.4mm，此时获取直条纹的视场角可以达到25°，同时光程差与剪切量的色散也得到了有效的抑制。

【技术领域】

本发明属于晶体光学器件领域，涉及一种分束器，具体涉及一种宽场、消色差横向剪切双折射分束器。

【背景技术】

目前，已报道的大多数基于双折射晶体的横向剪切分束器，一般都采用两块光轴分别位于xz平面、yz平面，且与xz轴正向、yz轴正向成45°夹角的单轴晶体平板粘贴组成，此种分束器在入射角较大的时候，会出现条纹弯曲，获取直条纹的视场被限制在很小的入射角之内，这会抑制系统的光通量；由于双折射晶体自身存在的色散，光程差在波数维会出现非均匀采样，使得光谱与干涉图之间不再满足傅里叶变换关系，通过傅里叶变换复原的光谱就会出现不同程度的失真，造成光谱畸变；并且横向剪切量也随波长变化，使获取的图像变得模糊。

【发明内容】

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种宽场、消色差横向剪切双折射分束器。该分束器采用两块由YVO₄制作的厚度相等、光轴分别位于xz与yz平面且与均z轴垂直的晶体平板对(第一单轴晶体平板和第二单轴晶体平板)，与两块分别由α-BBO制作(第三单轴晶体平板和第四单轴晶体平板)和两块由YVO₄制作(第五单轴晶体平板和第六单轴晶体平板)的Savart偏光镜粘贴组成。晶体平板对用于扩展获取直条纹的视场，两块Savart偏光镜用于抑制光程差与剪切量的色散效应。该分束器克服了传统双折射分束器视场小、图像模糊与光程差非均匀采样的缺点，可以在宽场(大入射角)情况下获得直干涉条纹，复原光谱精度高，且产生的剪切量与光程差不随波长变化。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种宽场、消色差横向剪切双折射分束器，包括沿入射光传播方向依次排列组成的第一单轴晶体平板、第二单轴晶体平板、第三单轴晶体平板、第四单轴晶体平板、第五单轴晶体平板以及第六单轴晶体平板；第一单轴晶体平板和第二单轴晶体平板由YVO₄制成，厚度均为t₁；第三单轴晶体平板、第四单轴晶体平板由α-BBO制成，厚度均为t₂；第五单轴晶体平板和第六单轴晶体平板由YVO₄制成，厚度均为t₃；其中，t₁、t₂、t₃同时满足如下两式：

式中n_o、n_e分别为单轴晶体的主折射率，λ_min为探测波段的起始波长，λ₀为探测波段的中心波长，i_max为获取直条纹的最大视场角。

以主光轴为z轴，构建满足右手定则的xyz直角坐标系，第一单轴晶体平板、第三单轴晶体平板、第五单轴晶体平板的光轴在xz平面内，第一单轴晶体平板光轴与x轴平行，第三单轴晶体平板与第五单轴晶体平板的光轴均与xz轴正向或负向成45°夹角；第二单轴晶体平板、第四单轴晶体平板、第六单轴晶体平板的光轴在yz平面内，第二单轴晶体平板的光轴平行于y轴，第四单轴晶体平板与第六单轴晶体平板的光轴均与yz轴正向或负向成45°夹角。