[发明专利]一种低角度偏移滤光片

说明书

本发明公开了一种低角度偏移滤光片，其用于45度入射角的光信号工作场景，其在800nm到2000nm波长范围内存在对p偏振光的透射带和对s偏振光的截止带；所述的低角度偏移滤光片包括：基板；滤光膜层，所述的滤光膜层包含相互交错堆叠的多个高折射率层和多个低折射率层，其中，所述的高折射率层的材料为Si:H。本方案为平片式的滤光片，其相对入射光中心光束倾斜45度放置，入射光束在滤光片的前表面上分成s偏振光、p偏振光两束，传播方向互相垂直。该滤光片可以通过真空镀膜获得，避免了镀后胶合、抛光的繁琐过程；滤光片体积小巧、结构简单；滤光片的工作波长较宽，可支持的工作角度范围较大。

技术领域

本发明涉及滤光片领域，尤其涉及光学仪器、光通讯领域应用的低角度偏移滤光片。

背景技术

滤光片是光学系统中的重要部件。总的来说，滤光片在光学系统中可实现的功能有能量管理、波长管理、偏振管理三种：在能量管理上，滤光片可以按照设计比例对入射光束进行分光，用于能量追踪、探测或光束的比对测量；在波长管理上，滤光片在出射、反射方向上提取不同的波长分量，或者进行不同波长的合束；在偏振管理上，滤光片可以通过多层膜的光学干涉效应，实现对入射光束的起偏、偏振分光和合光。相对于双折射晶体构成的偏振器件，用光学镀膜制成的滤光片，构造更简单、体积更小、可靠性好、更适合大批量生产。

滤光片用于偏振分光时，最理想的方式是将平片式的滤光片相对入射光中心光束倾斜45度放置，入射光束在滤光片的前表面上分成s偏振光、p偏振光两束，传播方向互相垂直。然而，这种看似简单的结构，在实际应用中有诸多限制：平片式的滤光片，当入射角度为45度，且入射、出射介质为空气时，其可实现的偏振分光的波长范围一般非常有限；当入射角度存在一定范围，或入射光束存在一定锥角时，光谱会随着入射角的变化产生偏移，有限的工作波长范围进一步限制了滤光片的使用角度范围。

为了解决该问题，最常用的方法是不采用平片式的滤光片，而采用镀膜后胶合的方法制作立方式的偏振分光镜。这时滤光膜的入射、出射介质不再是空气，而一般是玻璃或者熔融石英，它们的折射率在1.4到1.5附近，显著高于空气。入射、出射介质的折射率提高后，光谱的p、s偏振光的分离会增大，有利于增加器件的偏振分光波长工作范围和入射角工作范围。这种立方式的偏振分光镜在加工过程中需要将两片基片胶合，之后磨抛立方体多个表面并镀制减反射膜，加工工序比较复杂，成本较高。S.M.MacNeille发明了一种经典的利用沉积多层介质膜制作宽带偏振分光镜的方法(美国专利US5,962,114)。该方法采用两种折射率满足布儒斯特角关系式的材料，在45度准直光入射时可以获得优良的带宽，但其性能对角度敏感，在入射角度变化时光谱恶化非常明显，因此工作角度范围非常有限。文献“可见光宽带、宽角度薄膜偏振分光器(Visible broadband,wide-angle,thin-filmmultilayer polarizing beam splitter,Applied Optics,Vol.35,2221-2225,1996)”报道了利用四种材料设计大带宽、宽角度的偏振分光镜，可以明显降低性能对于角度的敏感度，但该方法需要特定折射率材料的支持，这些特殊折射率材料在自然界中难以寻找，或者需要对现有膜料进行混合配比才能获得。

发明内容

针对现有技术的情况，本发明的目的在于提供一种应用于光学仪器、光通讯的低角度偏移滤光片，该滤光片在45度应用时，可以获得较宽的工作波长范围，从而可以支持较大的工作角度范围。

为了实现上述的技术目的，本发明所采用的技术方案为：

一种低角度偏移滤光片，其用于45度入射角的光信号工作场景，其在800nm到2000nm波长范围内存在对p偏振光的透射带和对s偏振光的截止带；所述的低角度偏移滤光片包括：

基板；

滤光膜层，所述的滤光膜层包含相互交错堆叠的多个高折射率层和多个低折射率层，

其中，所述的高折射率层的材料为Si:H。