[发明专利]一种基于LiNa5

说明书

本发明涉及一种基于LiNa₅Mo₉O₃₀晶体宽波段、高抗损伤偏振棱镜及其应用，属于偏振棱镜技术领域，该偏振棱镜包括两块LiNa₅Mo₉O₃₀晶体棱镜，每个棱镜的顶角根据波长计算，入射光方向沿晶体结晶学c轴，两块棱镜沿斜面通过空气层连接在一起。本发明根据双轴晶中晶体双折射偏振光的输出，计算出LiNa₅Mo₉O₃₀晶体偏振光中实际应用的折射率和全反角。晶体透光波段可以完全覆盖可见‑中红外波段，抗光损伤阈值高，容易获得大尺寸、高质量晶体，实现了一定波段的偏振光输出，经测量，本发明的偏振棱镜消光比大于10000，其消光比接近于目前常用的偏振棱镜，能够满足实际光学中的应用。

技术领域

本发明涉及一种基于LiNa₅Mo₉O₃₀晶体宽波段、高抗损伤偏振棱镜及其应用，属于偏振棱镜技术领域。

背景技术

偏光棱镜是利用光在晶体中的双折射现象，根据光的全反射原理设计而成的。偏振棱镜作为光学实验中一种重要的器件，较大的双折射是实现高消光比、宽波段应用的偏振棱镜的基本要求。目前，线性光学材料的应用主要是集中在单轴晶体，原因在于对于单轴晶体而言，棱镜中所用的双折射为晶体中两个折射率之差，即主轴折射率之差为棱镜中有效的双折射，它的入射平面和主轴平面位于同一平面，根据其偏振特性很容易得到光的偏振态。对于双轴晶，光正入射到晶体得到的过折射率椭球坐标原点与波失垂直的截面为椭圆。椭圆的长轴和短轴分别为两束偏振光的折射率。当光沿着晶体折射率主轴Y轴入射时，将获得最大的双折射(n_z-n_x)。

目前，应用于制作偏振棱镜的材料主要为不可再生的方解石CaCO₃晶体，α-BBO晶体以及YVO₄等单轴晶晶体。所涉及的棱镜包括格兰-泰勒棱镜，格兰-激光棱镜，格兰-汤普森棱镜，布儒斯特偏振棱镜，渥拉斯顿棱镜，洛匈棱镜等。其中以方解石为基质的棱镜历史悠久，而且质量最高。但是方解石为天然不可再生资源，资源越来越少，因此价格较高。此外，方解石还存在以下问题：1)难以获得尺寸足够大并且适用于光学应用的方解石晶体；2)由于解离性很强，莫氏硬度为3，加工比较困难；3)方解石是菱面体，八个顶角中只有两个顶角的三个面都是钝角，其光轴平行于这两个顶角的等分线。因此，制作偏振棱镜时，晶体的利用率较低。而且α-BBO晶体一般应用于紫外和可见光波段；方解石和YVO₄晶体也收到透过波段的限制，其制作的棱镜只能分别用于0.35-2.3μm和0.5-4μm波段。以上三种晶体并不能完全覆盖3-5μm的中红外波段。近年来，基于双轴晶体α-BaTeMo₂O₉设计和制作了一种高性能的偏振棱镜。但是α-BaTeMo₂O₉晶体存在抗光损伤阈值较低，并且生长周期较长，并且不能完全覆盖可见光波段等问题。

因此，寻找双折射较大，物理化学性能稳定，透光波段宽，晶体生长习性好的晶体成为棱镜研究的一个重要方向。

发明内容

针对现有偏振棱镜看光损伤低、透光波段不能完全覆盖可见-中红外波段以及偏振晶体不可再生和生长缓慢的问题，本发明选取了一种综合性能优异的双轴晶体作为棱镜基质，提供一种宽波段、高抗损伤的LiNa₅Mo₉O₃₀晶体偏振棱镜。

本发明还提供上述偏振棱镜在器件中的应用。

本发明的技术方案如下：

一种基于LiNa₅Mo₉O₃₀晶体宽波段、高抗损伤偏振棱镜，偏振棱镜包括LiNa₅Mo₉O₃₀晶体棱镜，入射光方向沿晶体结晶学c轴(折射率主轴Y)。