[发明专利]一种宽角度内反保偏膜元器件的设计及其制备

说明书

本发明涉及一种（1260‑1750）nm宽角度内反保偏膜元器件的设计及其制备。本发明的目的在于提供一种宽角度入射时，在光纤通信全波段（1260‑1750）nm范围内实现大于98%的内反射率，同时保持出入射光偏振位相差不变的光学元器件；它包括一个等腰直角棱镜（1）、出入射面增透膜（2）、内反保偏膜（3）。本发明具有简易的结构设计、易于制备、使用方便等优势。

技术领域

一种（1260-1750）nm宽角度内反保偏膜元器件的设计及其制备。

背景技术

根据麦克斯韦方程组理论可知，当光波通过介质界面时，其光学性能参数不可避免会产生突变，结果将导致光波场的重新建立。这点在反射光的相位变化上表现尤为突出。从菲涅耳公式推导可知，当光波由光疏介质入射到光密介质时，随入射角度变化，在布儒斯特角时，P偏振分量会有一次位相突变，而S偏振分量保持不变；而当光波由光密介质入射到光疏介质时，P偏振分量不仅会在布儒斯特角时，有一次突变，还会在全反射临界角时，有一次跃变；同时S偏振分量也会在全反射临界角有一次跃变。这样在需要改变光路时，难免需要对出入射光进行偏振态修正；特别是在需要宽角度宽波段应用时，需要增加更多的元器件，并由此带来不必要的光通量损耗。

保偏膜元器件是一种重要的光路设计元器件，可消除因斜入射时带来偏振位相差的影响，有很强的实用性和强烈的市场应用需求。已见报道的有：在单角度入射下，用单层介质膜实现单波长出入射偏振位相差不变的元器件。但宽波长宽角度的保偏膜元器件，特别是包括全反角的高反保偏膜，未见有详细介绍。

发明内容

本发明的目的在于提供一种宽波段宽角度内反保偏膜元器件，旨在能使该元器件应用于光纤通信全波段，并且在±8°宽角度范围内（包括光束全反角在内）都保持出入射光的偏振位相差不变；同时本发明能有效降低膜系设计难度，减少加工成本，易于制备；此外本发明还是一种膜层牢固度好、反射率较高的内反保偏棱镜。其工作波段为覆盖光纤通信全波段的（1260-1750）nm，反射率均大于98%，且S偏振和P偏振的位相差控制在±2°范围内。

本发明是这样实现的：一种（1260-1750）nm宽角度内反保偏膜元器件，由一个等腰直角棱镜（1）、出入射面增透膜（2）、内反保偏膜（3）组成；所述内反保偏膜由Ag、SiO2、Ta2O5三种不同膜料采用不同膜层厚度的5层薄膜组成，该5层薄膜的膜层从空气到等腰直角棱镜（1）依次为：第1层，SiO2膜层（11）、第2层，Ag膜层（12）、第3层，SiO2膜层（13）、第4层，Ta2O5膜层（12）、第5层，SiO2膜层（13）。

本发明的优点在于：

①选择合适的镀膜材料和镀制工艺；设计足够容差便于控制的膜层结构，选用与基片材料结合力强的SiO2膜层作为打底层，选择偏振分离较小的金属Ag膜来保证出入射光的位相差基本不变以及提供高反射率，最后用SiO2膜层作为Ag膜的保护层，来提高膜层的整体损伤阈值。

②本发明提供的一种（1260-1750）nm宽角度内反保偏膜元器件，相比单波段单角度内反保偏元器件，具体波度宽，角度大，敏感度小等优点，适用范围更广。

附图说明

图1 为本发明所提供一种（1260-1750）nm宽角度内反保偏膜元器件的结构示意图；

图2为本发明所提供一种（1260-1750）nm宽角度内反保偏膜元器件的保偏膜层结构示意图；

图3 为本发明保偏膜37°反射率光谱图；

图4 为本发明保偏膜37°位相差光谱图；

图5为本发明保偏膜45°反射率光谱图；

图6 为本发明保偏膜45°位相差光谱图；

图7 为本发明保偏膜53°反射率光谱图；