[实用新型]新型氩离子激光蓝、绿光束分光装置

说明书

本实用新型属于激光应用领域，它适用于氩离子（A^＋）激光器所辐射的蓝光（波长为488.0nm）和绿光（波长为514.0nm）两光束的空间分离。

氩离子激光器为公知的高功率连续气体激光器，用途非常广泛。但一般氩离子激光器是多谱线输出，其中主要成分是绿光（G）和蓝光（B），它们的功率通常占全部输出功率的80％左右。在许多应用中，需要将这两条谱线光束进行空间分离。公知的方案有两种，第一种方案利用棱镜的色散效应，见图1。利用蓝、绿光通过棱镜后的偏向角的区别，将它们分开。该方案的缺点是，难以构成对称的光学系统；此外，使用这一技术的光学仪器结构复杂。同时，因两种光波长接近，它们通过棱镜后的偏向角差别很小，必须经过较长的距离才能将它们分离。第二种方案是镀膜型分光镜，见图2。在一块玻璃基片的入射面镀多层介质膜，它使绿光通过，蓝光反射。一个设计、加工得很好的分光镜，绿光透过率TG和蓝光透过率TB可以做到

TG＝0.95，TB＝0.05

而蓝光的反射率RB和绿光反射率RG分别为

RB＝1－TB＝0.95，RG＝1－TG＝0.05

透射光的通道干扰GT和反射光的通道干扰CR定义为

CT＝TB／TG，

CR＝RG／RB，

则CT＝CR＝5.2％，仍不满足一些要求低通道干扰的应用。

本实用新型的任务是，克服现有的氩离子激光器中蓝、绿光束的空间分离技术中结构复杂、占用空间大或通道干扰较高（即分束效率不够高）的缺点，而设计的一种对称、紧凑的光束分离装置，它可根据旋光色散效应来实现氩离子激光器蓝、绿光束的空间分离，以新的技术特征实现高效率（低通道干扰）的空间分束。

下面对该实用新型的技术方案和技术特征结合附图详述如下：

本实用新型的光学系统见图3所示，其3是一块旋光晶体，例如水晶（SiO₂）、二氧化碲（TeO₂）等，晶体光轴与光束方向一致，与晶体表面垂直。当线偏振的氩离子激光沿晶体光轴方向通过厚度为d的晶体时，光束的振动平面将因自然旋光效应而发生旋转。设蓝光（波长λ＝488.0nm）和绿光（波长λ＝514.5nm）的振动平面的旋转角度分别为ψ_B和ψ_G，则有

ψ_B＝ρ_Bd，

ψ_G＝ρ_Gd，式中ρ_B和ρ_G分别是蓝光和绿光的旋光率（在旋光晶体中线偏振光沿光轴传播时通过单位长度的振动面转角），ρ_B＞ρ_G。由上式可得

△ψ＝ψ_B－ψ_G＝（ρ_B－ρ_G）d＝△ρd

其中△ρ＝ρ_B－ρ_G。在上式中令△ψ＝90°，可以解出d。当线偏振的氩离子激光束通过厚度为d的晶体后，蓝、绿光的振动平面的转角是正交的。在晶体后面安置一个冰洲石渥拉斯顿棱镜，并使蓝、绿光分别为棱镜的e光（非常光）和o光（寻常光），则经过棱镜后，蓝、绿光分离，与光轴与大致相同的角度向两个方向传播。

这一方案的分束效率取决于两个因素：（一）.入射激光束的消光比（或偏振度）；（二）.晶体厚度d的加工误差。通常氩离子激光器的消光比在200：1以上；晶体厚度的加工精度可以做得很高，因而分束效率可以做得相当高。

本实用新型的实施例可见图3。当晶体3选为二氧化碲时，厚度d＝3.10mm，晶体3的通光表面的尺寸以及渥拉斯顿棱镜4通光表面的尺寸取决于光束的尺寸，通常要取光束尺寸（例如圆形光束直径）的1.5－2倍。渥拉斯顿棱镜4的切割角α＝30°时，蓝光束和绿光束的空间分离角2θ＝11°。为了减少反射损失，晶体3和棱镜4的入射、出射表面均镀有增透膜。