[实用新型]偏振调控分光镜

说明书

本专利公开了一种偏振调控分光镜。该分光镜采用诱导透射膜和多层介质位相调控膜的优化组合，实现分光镜反射率可调、偏振灵敏度小，且反射位相差精确调控。通过改变诱导透射膜层中金属膜层的厚度，可实现分光镜反射率调控，同时利用金属薄膜材料特性可降低分光镜的偏振灵敏度；利用多层非规整介质膜层可实现分光镜反射位相差的调控。该设计方法具有膜层数少，结构简单，工艺可实施性好的特点。

技术领域

本专利涉及光学分光镜，具体是指利用诱导透射膜系与多层介质位相调控膜系的组合，利用金属薄膜材料的特性可实现反射率可调、偏振灵敏度小，且反射位相差调控的光学分光镜。

背景技术

量子通信是研究利用量子手段传递和处理信息的一门学科，提供了一种原理上绝对安全的全新的通信方式。利用量子通信技术可以建立无法破译的密钥系统，实现真正意义上的保密通信。

2016年8月，世界上第一颗量子科学实验卫星墨子号的成功发射，奠定了我国在远距离自由空间量子通信领域的领跑地位，也为量子通信实用化打下了坚实的基础，业务化的量子卫星正在开展进一步的研究工作。

在偏振编码的自由空间量子密钥分发中，当密钥光子从量子光源出射编码后，会经过自由空间信道和光机系统，最终才为单光子探测器所接收。光学元件在一定工作角度下使用时，其引入的额外偏振灵敏度及位相差会造成量子编码光子的畸变，造成量子通信误码率的升高，同时由于大气信道的非理想性和光机系统的不完善性，将引起量子密钥分发过程中量子密钥信号的效率、偏振态等参数的畸变，还将引入暗记数等外部噪声，从而使得量子密钥分发系统成码率下降，严重时甚至会导致量子通信的失败。

应用于量子卫星偏振编码的分光镜，可以实现信标光和量子光的分开的同时，还可以兼顾S、P光的效率一致性及位相差调控的特点。量子光与信标光之间的分光镜的偏振保持对系统误码率的影响至关重要。

发明内容

本专利提出一种在光学基片上利用诱导透射膜和多层介质位相调控膜的优化组合，实现光谱反射率可调，利用多层介质膜堆调控膜层偏振灵敏度及反射位相差的光学分光镜。

本专利所述的分光镜的结构如图1所示，在光学基片1上依次有诱导透射膜系2和多层介质位相调控膜系3；

所述的光学基片1采用石英或K9玻璃；

所述的诱导透射膜系2的结构为：

光学基片∣aH bA aH∣多层介质位相调控膜系，

其中H代表高折射率薄膜层，其材料是Ta₂O₅、Nb₂O₅、TiO₂或ZnS；A代表金属薄膜层，其材料是金属Ag或Al；a、b为各薄膜层的厚度，单位：nm；

所述的多层介质位相调控膜系3的结构为：

诱导透射膜系∣cH dL eH fL gH∣空气，

其中L代表低折射率薄膜层，材料为SiO₂或MgF，c、d、e、f、g为各薄膜层的厚度，单位：nm；这些厚度参数根据分光镜反射位相差调控要求确定。

本专利的分光镜具有以下几个方面的优点：

1)诱导透射膜层的选用保证了分光镜在较宽的光谱范围内，反射光能量的稳定可调。

2)多层介质位相调控膜层实现了分光镜偏振灵敏度的调控以及反射偏振对比度的精确调制。

3)采用该种设计方法设计的分光镜结构简单，整个总膜层数仅为7层，工艺的可实施性好，可靠性高，在地面及空间环境均有广泛的应用。

附图说明

图1偏振态位相可调控分光镜结构示意图。