[发明专利]一种90°偏转的光学元件、其使用方法及应用

说明书

本发明提供了一种90°偏转的光学元件、其使用方法及应用，所述的光学元件包括入射面、反射面和出射面，通过调整入射面、反射面和出射面之间的夹角以及入射光线的入射角度使得入射光线经光学元件的折射反射作用后光路偏转90°。本发明针对光纤光栅刻写系统中所用光源的特点和技术要求，依据布儒斯特定律和内全反射定律，设计了一款高传输效率、高损伤阈值的90°偏转的光学元件。

技术领域

本发明属于光学技术领域，涉及一种90°偏转的光学元件及其使用方法，尤其涉及一种实现线偏振光低损耗偏转90°的光学元件及其使用方法。

背景技术

光纤光栅是一种纤芯折射率呈周期性分布的光纤。当一束宽光谱光经过光纤光栅时，满足光纤光栅布拉格条件的波长将产生反射，其余的波长透过光纤光栅继续传输，实质是一个窄带的滤波器或反射镜。利用这一特性可制造出一系列性能独特的光纤器件。这些器件具有体积小、质量轻、抗电磁干扰、化学稳定及电绝缘等优点。光纤光栅主要集中应用在光纤通信、光纤传感器和光纤激光器等领域。

采用适当的光纤增敏技术和光源，可以在几乎所有种类的光纤上不同程度地写入光栅。传统的光栅刻写技术利用深紫外光对折射率敏感光纤进行刻写。近年来，飞秒激光光栅直接刻写技术获得快速发展，该技术利用超短激光脉冲和极高峰值功率的飞秒脉冲在透明介质中的非线性效应，诱导材料折射率发生变化。

深紫外激光和飞秒激光价格非常昂贵，光栅刻系统中所用的光学元件数量较多，要求每个光学元件的能量损耗要少，这对各光学元件表面膜层的光谱性能和抗激光损伤性能提出了很高的要求。例如：光栅刻写系统中用于将光路转折90度的平面反射镜的膜层很容易被高能量的激光打坏，由此带来的物料更换和光路调整大大增加和系统的维护成本。因此，迫切需要设计一款适用于光纤光栅刻写系统的高传输效率、高损伤阈值的90度偏转光学元件。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种90°偏转的光学元件、其使用方法及应用，本发明针对光纤光栅刻写系统中所用光源的特点和技术要求，依据布儒斯特定律和内全反射定律，设计了一款高传输效率、高损伤阈值的90°偏转的光学元件。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种90°偏转的光学元件，所述的光学元件包括入射面、反射面和出射面，入射光线经入射面折射进入光学元件，在光学元件内部经反射面发生全反射，反射光线由出射面折射出光学元件。

本发明针对光纤光栅刻写系统中所用光源的特点和技术要求，依据布儒斯特定律和内全反射定律，设计了一款高传输效率、高损伤阈值的90°偏转的光学元件。

需要说明的是，本发明提供的光学元件需要根据入射光束的波长、光学材料折射率等进行特殊定制，因此理论上，本发明提供的光学元件不仅可以实现光路偏转90°，本领域的技术人员可以根据不同的应用场景设计出不同偏转度数的光学元件。但需要明确的是，目前本发明提供的光学元件尚无法实现偏转度数的任意调整，也无法普遍适用任意入射光束，一旦光束波长改变或偏转度数的需求发生改变，需要重新设计，但设计原理与本发明相通。

作为本发明一种优选的技术方案，入射光线以布儒斯特角由入射面透射进入光学元件，在光学元件内部经反射面发生全反射，反射光线由出射面透射出光学元件，入射光线与出射光线的夹角为90°。

在本发明中，入射光线以布儒斯特角入射时，由于没有垂直于反射平面的能量分量，所以全部能量均形成透射，能量几乎没有损失，最大程度地减少光纤在入射面产生的反射损耗，在反射面利用全内反射无损反射能量，此外，由于光线几乎全部透射，也无需在各光学面额外镀增透膜，从而大幅提高表面的损伤阈值。