清洗对偏振分光膜损伤阈值的影响

采用微分干涉显微镜、扫描电镜和聚焦离子束观察了偏振分光膜损伤的形貌,从损伤机理出发,研究了清洗对偏振分光膜损伤阈值的影响。结果表明:清洗能有效去除表面杂质,清洗质量越好,基板上的杂质尺寸越小,杂质密度也越小,相应的偏振分光膜S光的损伤阈值越高;清洗能有效去除基板表面的纳米吸收中心,吸收性杂质分布密度越小,吸收峰越低,P光的损伤阈值越高。

偏振分光膜中节瘤的激光损伤特性

研究了1 064 nm Hf O2/Si O2偏振分光膜中节瘤的损伤特性。为了研究偏振分光膜中节瘤缺陷种子源粒径大小与损伤阈值之间的关系,在熔石英基板上植入了尺寸和密度可控的单分散性的Si O2小球,并采用电子束蒸发技术在熔石英基板上制备了1 064 nm Hf O2/Si O2偏振分光膜。为了便于损伤测试,节瘤缺陷密度控制在20～40 mm2左右,并采取旋涂的措施防止了Si O2小球团聚的现象。为了获得人工节瘤损伤能量的统计值,用脉宽为10 ns的1 064 nm脉冲激光进行了光栅扫描式损伤测试。实验结果表明在偏振分光膜中节瘤缺陷的损伤阈值随着种子源粒径的增大而单调下降。

光学相干断层扫描成像系统中消偏振分光膜的研制

消偏振分束镜能够将光学相干断层扫描干涉成像系统中的信号光进行分束,是光学相干断层扫描成像系统中重要的组成器件。为了减小45度角入射时P光和S光造成的偏振分离,针对成像系统中分光棱镜的参数要求,选择Ti3O5、Al2O3和Mg F2薄膜材料,借助Macleod膜系设计软件,结合Compact Design功能,运用Optimac和Needle Synthesis两种优化方法进行优化设计,选择电子束加热蒸发和离子源辅助沉积的方式镀制薄膜。根据实际镀膜结果,运用Independent Sensitivity功能对膜层敏感度进行分析,并采用Reverse Engineering模块进行逆向模拟分析,判断镀膜误差主要来源于不同监控波长的光控tooling值有细微的差距以及膜层的Final Swing值过大。通过改变不同监控波长的光控tooling值以及对敏感度较高的膜层进行重点监控,制备的消偏振分光膜经过测试,1310±50nm处P光平均透射比为51.47%,S光平均透射比为49.11%,偏振度为4.59%,满足成像系统的使用要求,并通过了环境测试。

大角度高消光比偏振分光镜的设计

偏振分光镜作为核心光学元件,在液晶显示和投影系统中得到广泛应用。其性能的优劣直接影响图像的质量和光能的利用率,其中,光源的入射角度对偏振分光镜的性能影响很大。依据偏振分光镜的设计原理,对倾斜入射时S、P分量的反射带宽展开研究,通过对偏振分光镜影响因素的分析,针对大角度入射的问题,选取与基底匹配的高低折射率材料,并采用针插法改变等效折射率和相位,设计并制备了偏振分光镜,实现440~650 nm范围内,光源为平行光时,消光比大于1000∶1,且光源的发散角度在-10°~+10°范围内,S光平均反射率小于1%,P光平均透过率大于80%。

低误差灵敏度的高性能激光偏振分光膜的稳健设计

基于膜系误差灵敏度主动控制的稳健设计思想,对比研究了一种新型正交偏振双频激光器中高性能偏振分光膜(PBS)不同应用方案的误差响应特性。发现了决定其膜层参数误差灵敏度的本质因素,找到了一种低误差灵敏度的高性能激光PBS方案,其膜系结构简单,易于低成本高成品率的批量生产,对该双频激光器的研制、工程化及应用将起到积极作用。

自适应光学激光导星系统中偏振分光膜的研制

为了满足自适应光学中激光导星系统的要求,根据薄膜理论,选择合适的薄膜材料,采用针式优化算法并建立与膜内电场强度相关的膜系评价函数,优化出满足要求且电场强度分布较低的膜系。通过电子束加热蒸发和离子源辅助沉积制备薄膜。制备的偏振分光膜满足偏振耦合分光系统的使用要求,通过了环境测试并具有较高的激光损伤阈值。

偏振分光棱镜带宽扩展设计与制备技术

光学薄膜偏振分光棱镜是现代光电显示、光电测试、光电信息传输等系统的重要部件之一,但是,常规的光学薄膜偏振分光棱镜存在光坯化学稳定性差、偏振分光带宽窄、应用角度小等工艺难点。通过深入研究布儒斯特角偏振分光原理与干涉截止滤光片膜系偏振分离效应,使两种设计方法进行结合扩展了偏振分光棱镜的偏振分光带宽,在化学稳定性好的德国肖特光学玻璃BK7光坯上,制备了P偏振光0.44～0.64μm,Tave≥95%,Rave≤5%,S偏振光0.44～0.64μm,Tave≤5%,Rave≥95%的偏振分光膜。这种结构的光学薄膜可以在不同材料光学玻璃光坯上设计优化出宽带宽、大角度、高偏振消光比的偏振分光棱镜,为偏振分光棱镜的设计与加工提供了新的理论依据与制备方案。

Performance measurement of broadband, wide-angle polarizing beam splitter

Polarizing beam splitter (PBS) is a critical optical component in projection display system because PBS performance greatly influences the contrast and brightness of the system. PBS performance is usually measured by spectrophotometer after coating and cementing, but the measured result cannot represent the actual performance in practice because people usually change the incident angle in one plane (horizontal plane) and do not consider the other plane (vertical plane). Geometrical polarization rotation occurring at reduced F-number influences the measuring precision of s-polarization transmittance (Ts) and p-polarization reflectance (Rp). A more accurate and practical way to measure the performance of broadband, wide-angle PBS is presented in this paper.