具有連續(xù)分束比的分束器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有連續(xù)分束比的分束器，氦鎘激光器發(fā)出的激光經過分束鏡后等分為光強相同的兩束光，再分別經過兩個相同的擴束鏡，DCG干板放置在兩束相干光交匯處，并且與兩束相干光的夾角相同，每塊擴束鏡與DCG干板之間放置線性可變中性密度濾光片，線性可變中性密度濾光片平行于光束橫截面，兩束相干光經過線性可變中性密度濾光片上相同的區(qū)域，到達DCG干板上的光強對應相等形成透射體全息光柵。利用在透射式體全息光柵制作的曝光光路中加入線性可變中性密度濾光片，實現沿濾光片長邊方向上的光通量的線性變化，最終體現在體全息光柵元件上不同位置曝光量的線性變化，使得在體全息光柵上不同位置具有不同的折射率調制度。
【專利說明】具有連續(xù)分束比的分束器

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種具有連續(xù)分束比的分束器，尤其是一種透射體全息光柵中不同位 置具有不同的折射率調制度(1% )，對特定波長J具有不同的分束比的分束器。

【背景技術】
[0002] 光柵是一種具有周期性的空間結構或光學性能的衍射屏，能使入射光的振幅或相 位，或者兩者同時產生周期性空間調制的光學元件。體全息光柵就是通過兩束光在記錄材 料內干涉使記錄材料內部的折射率發(fā)生周期性變化規(guī)律而形成的，因此，體全息光柵也是 一種光柵。當兩束光從記錄介質同側入射時，可以形成透射式體全息光柵。
[0003] 透射體全息光柵因具有衍射效率高、噪聲低、分辨率高、優(yōu)良的角度選擇性和波長 選擇性等優(yōu)點，已被廣泛應用于波分復用、窄帶濾波片、超快激光等領域。而重鉻酸鹽作為 一種傳統(tǒng)的全息記錄材料，幾乎具有相位全息圖的理想特性，其在恰當的曝光、顯影等工藝 后，在明膠內可以產生很大的折射率變化，理論上衍射效率最高可達到100%。
[0004] 使用重鉻酸鹽明膠（DCG)作為記錄材料。在利用透射式體全息光柵進行系統(tǒng)設計 時，需要了解到光柵周期、光柵傾斜角Φ、光柵厚度T、光柵折射率調制度等參數都會 影響透射體全息光柵的性能。而在實際制作過程中，光柵的厚度可通過重鉻酸鹽明膠干板 制備過程中確定，光柵的周期和傾斜角可通過選擇合適的激光波長以及物光和參考光的入 射角度搭建光路獲得，而折射率調制度則由曝光量和顯影工藝兩者共同決定，很難通過精 確控制曝光量和顯影等工藝以及它們之間的對應關系來獲得所需的折射率調制度。
[0005] 線性可變中性密度濾光片，利用物質對光的吸收特性，制成片狀，放在光路上，可 以將光強衰減，這種片狀元件叫光學衰減片。廣泛應用于各種光學系統(tǒng)如醫(yī)療設備光探測 器，臨床生化分析設備，化學檢測設備，及電子學顯像系統(tǒng)等光學儀器。包括固定密度濾光 片，線性漸變密度濾光片、圓形漸變密度濾光片等類型。線性漸變密度濾光片的光密度沿長 邊方向區(qū)域內線性變化，以起到最大限度調節(jié)光能量的作用。圓形漸變密度濾光片的光密 度在扇形區(qū)域內線性變化，以起到最大限度調節(jié)光能量的作用。


【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明是要提供一種具有連續(xù)分束比的分束器，利用在透射式體全息光柵制作的 曝光光路中加入線性可變中性密度濾光片，以實現沿濾光片長邊方向上的光通量的線性變 化，最終體現在體全息光柵元件上不同位置曝光量的線性變化，再通過適當的顯影工藝處 理，使得在體全息光柵上不同位置具有不同的折射率調制度％。
[0007] 為實現上述目的，本發(fā)明的技術方案是：一種具有連續(xù)分束比的分束器，包括氦鎘 激光器、分束鏡、擴束鏡、DCG干板，氦鎘激光器發(fā)出的激光經過分束鏡后等分為光強相同的 兩束光，再分別經過兩個相同的擴束鏡，DCG干板放置在兩束相干光交匯處，并且與兩束相 干光的夾角相同，其特點是：每塊擴束鏡與DCG干板之間放置一塊線性可變中性密度濾光 片，線性可變中性密度濾光片平行于光束橫截面，兩束相干光經過線性可變中性密度濾光 片上相同的區(qū)域，到達DCG干板上的光強對應相等形成透射體全息光柵。
[0008] 氦鎘激光器為記錄光源，記錄波長為441. 6nm ;分束鏡的分束比為1:1，擴束鏡的 擴束比為1:10,線性可變中性密度濾光片的透過率范圍為0%?92%。
[0009] 透射體全息光柵為通過沿折射率變化梯度方向移動體全息光柵，可以實現分束比 從〇?+ 〇〇連續(xù)可變。
[0010] 本發(fā)明的有益效果是： 傳統(tǒng)的透射體全息光柵經過曝光、顯影定影等工藝后，其記錄材料內部各個區(qū)域具有 相同的折射率調制度％，而采用本發(fā)明可以實現在透射體全息光柵沿垂直光柵條紋方向 上，具有一定的折射率調制度范圍。對于不同折射率調制度1?，在布拉格入射條件下，+1 級衍射效率最大所對應的波長a不同，即在同一塊體全息透射光柵上，能在一定波長范圍 內在合適的位置上達到最大的+1級衍射效率。布拉格入射條件下通過沿折射率變化梯度 方向移動體全息光柵，對于特定波長j,最大可以實現分束比從〇?+ c?連續(xù)可變。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1是本發(fā)明制作具有一定折射率調制度范圍的透射體全息光柵方法的曝光光 路圖。

【具體實施方式】
[0012] 以下結合附圖1與實施例對本發(fā)明加以詳細說明： 在本發(fā)明的曝光光路中，選取線性連續(xù)可變中性濾光片作為我們的衰減片，圖1中的 線性可變中性密度濾光片，根據實際設計的光路，可以選購或者定制適合光路尺寸大小的 光學衰減片，盡量能讓透過率的范圍越大。
[0013] 如圖1所示，氦鎘激光器1出的激光經過分束比為1:1的分束鏡2后等分為光強 相同的兩束光，再分別經過擴束比(直徑）為1:10的兩個相同的擴束鏡3, DCG干板5放置 在兩束相干光交匯的地方，并且與兩束相干光的夾角相同。線性可變中性密度濾光片4分 別放在兩塊擴束鏡3與DCG干板5之間，平行于光束橫截面放置，保證兩束光經過光學衰減 片上相同的區(qū)域，到達DCG干板5上的光強對應相等。其中氦鎘激光器1為記錄光源，記 錄波長為441. 6nm，分束鏡2的分束比為1: 1，反射鏡6采用多層介質膜反射鏡，兩組相同擴 束鏡3的擴束比為1:10,兩組相同線性可變中性密度濾光片4的透過率范圍為0%?92%。 體全息記錄材料選用重鉻酸鹽明膠。
[0014] 透射體全息光柵具有嚴格的波長選擇性和角度選擇性，只有在滿足布拉格入射條 件下，才能達到最大的衍射效率。對于非傾斜透射體全息光柵，當再現光為TE波，以布拉格 角入射，則衍射效率計算公式為：

【權利要求】
1. 一種具有連續(xù)分束比的分束器，包括氦鎘激光器（1)、分束鏡（2)、擴束鏡（3)、DCG干 板（5)，氦鎘激光器（1)發(fā)出的激光經過分束鏡（2)后等分為光強相同的兩束光，再分別經 過兩個相同的擴束鏡（3)，DCG干板（5)放置在兩束相干光交匯處，并且與兩束相干光的夾 角相同，其特征在于：每塊所述擴束鏡（3)與DCG干板（5)之間放置一塊線性可變中性密度 濾光片（4)，線性可變中性密度濾光片（4)平行于光束橫截面，兩束相干光經過線性可變中 性密度濾光片（4)上相同的區(qū)域，到達DCG干板（5)上的光強對應相等形成透射體全息光 柵。
2. 根據權利要求1所述的具有連續(xù)分束比的分束器，其特征在于：所述氦鎘激光器（1) 為記錄光源，記錄波長為441. 6nm。
3. 根據權利要求1所述的具有連續(xù)分束比的分束器，其特征在于：所述分束鏡（2)的 分束比為1:1，所述擴束鏡（3)的擴束比為1:10。
4. 根據權利要求1所述的具有連續(xù)分束比的分束器，其特征在于：所述線性可變中性 密度濾光片的透過率范圍為〇%?92%。
5. 根據權利要求1所述的具有連續(xù)分束比的分束器，其特征在于：所述透射體全息光 柵為通過沿折射率變化梯度方向移動體全息光柵，可以實現分束比從0?+…連續(xù)可變。
【文檔編號】G02B5/18GK104101928SQ201410355139
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月25日 優(yōu)先權日:2014年7月25日
【發(fā)明者】陳鵬, 盛斌, 黃元申, 張大偉, 楊賽 申請人:上海理工大學