CN102985870A - 退偏器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种退偏器，包括分光膜、以及设置在分光膜同一侧的导光组件和偏振旋光装置；分光膜的反射率为25%~43%，在入射点处将入射光分为第一反射光和第一透射光，分光膜不垂直于入射光；导光组件将第一透射光引导回到入射点；偏振旋光装置设置在分光膜与导光组件之间的光路上，将第一透射光的光偏振态旋转90°的奇数倍，误差容限为+/-22°；其中满足：返回至入射点的第一透射光通过分光膜后形成第二反射光和第二透射光；第二透射光与第一反射光合并为输出光；第二反射光沿着第一透射光的光路进入循环；第二透射光与第一反射光的光程差大于入射光的相干长度。本发明的退偏器采用较少的普通光学元件即可实现，具有结构简单、成本低且体积小的优点。

Description

退偏器

技术领域

本发明涉及光学器件，尤其涉及一种复色退偏器。

背景技术

退偏器用于将线偏振光或椭偏光转化为低偏振度的光，即输出光在各个偏振方向上能量均匀分布。退偏器广泛的应用于光纤通信和传感测量当中，用来消除光传输过程中或者探测过程中的偏振相关效应。比如在拉曼放大器中，信号光只有和泵浦光偏振方向一致才能放大，当两者垂直时增益为零，所以泵浦光需要退偏。激光的频谱总有一定的宽度，可以看作复色光源，所以复色退偏器有着广泛的应用。

对复色光退偏，Lyot型的退偏器是使用最普遍的退偏器之一。它适用于复色光，可以对任意的线偏光、椭偏光退偏。这种退偏器的退偏方法是基于不同波长的光束在通过退偏器时相位延迟弥散，从而在波长域上实现退偏的原理。具有不同波长的入射光，通过双折射器件后产生不同的相位延迟，出射光成为具有不同椭偏率的椭圆偏振光，整个光束就是这种随机状态的合成，使输出光呈现退偏特性。这种退偏器由两个双折射器件串联而成，双折射器件可以用波片实现也可以用保偏光纤实现，两器件的厚度(或长度)比为2:1，且特征轴的夹角为45度角。Lyot退偏器的缺点是体积大，比如1480nm拉曼泵浦光，带宽为1nm，Lyot退偏器至少要20米以上熊猫保偏光纤，或超过10厘米的铌酸锂晶体才能实现低的偏振度。而且双折射晶体或者保偏光纤都比较昂贵。

也有用一段双折射晶体或保偏光纤产生相位延迟，如公告日为2003年1月8日、公告号为CN2530368Y的中国专利“一种光的偏振合波与消偏的混合器件”。这种退偏器虽然比Lyot退偏器少用双折射晶体或保偏光纤，体积也小点，但是只能对特定的偏振态退偏。如果一个***中需要对多个激光器退偏，则体积和成本都不具有优势。而且它还是要用到双折射晶体或保偏光纤，成本也不便宜。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中结构复杂、体积大以及成本高的缺陷，提供一种结构简单、体积小且成本低的退偏器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种退偏器，包括分光膜、以及设置在所述分光膜同一侧的导光组件和偏振旋光装置；其中，

所述分光膜的反射率为25%~43%，在入射点处将入射光分为第一反射光和第一透射光，分光膜不垂直于入射光；

所述导光组件将所述第一透射光引导回到所述入射点；

所述偏振旋光装置设置在所述分光膜与所述导光组件之间的光路上，将所述第一透射光的光偏振态旋转90°的奇数倍，误差容限为+/-22°；

其中满足：

返回至所述入射点的第一透射光通过所述分光膜后形成第二反射光和第二透射光；所述第二透射光与同侧的所述第一反射光在空间上重合，合并为输出光的一部分；所述第二反射光沿着所述第一透射光的光路进入循环；

所述第二透射光与所述第一反射光的光程差大于入射光的相干长度。

在依据本发明实施例的退偏器中，所述导光组件包括两个成夹角的反射镜，所述第一透射光通过两个所述反射镜的反射后返回至所述入射点。

在依据本发明实施例的退偏器中，两个所述反射镜分别为平面镜和凹面镜。

在依据本发明实施例的退偏器中，所述导光组件包括反射镜和设置在所述分光膜与所述反射镜之间的聚焦透镜；所述分光膜和所述反射镜分别位于所述聚焦透镜两侧的物平面和像平面上；所述第一透射光通过所述聚焦透镜的折射和反射镜的反射后返回至所述入射点。

在依据本发明实施例的退偏器中，所述聚焦透镜为自聚焦透镜，长度为0.49个节距；反射镜由介质膜构成，直接镀在自聚焦透镜远离分光膜的那一端面；且在分光膜的入光侧还有一个双光纤准直器，准直器的出光面朝着分光膜。

在依据本发明实施例的退偏器中，所述导光组件包括反射镜和设置在所述反射镜和所述分光膜之间的菱形光楔，所述第一透射光通过所述菱形光楔的折射和反射镜的反射后返回至所述入射点。

在依据本发明实施例的退偏器中，所述反射镜为平面镜或凹面镜。

在依据本发明实施例的退偏器中，所述导光组件为等腰三角形光楔，所述等腰三角形光楔的底面与所述分光膜平行；所述第一透射光通过所述等腰三角形光楔的等腰面反射回所述入射点。

在依据本发明实施例的退偏器中，所述偏振旋光装置为旋光晶体或手性液晶或磁旋光装置。

在依据本发明实施例的退偏器中，当所述偏振旋光装置为旋光晶体时，所述旋光晶体为石英旋光片。

在依据本发明实施例的退偏器中，当所述偏振旋光装置为磁旋光装置时，所述磁旋光装置为带磁管的法拉第旋光片。

本发明产生的有益效果是：本发明利用分光膜将入射的偏振光分成强度递减的无穷多束，通过旋光装置将各束光偏振态旋转不同角度，最后再用导光装置将所有的光束合并在一起输出，使得输出光在各个方向偏振的能量均匀分布，达到退偏的效果。本发明退偏原理简单，退偏器的结构中只有分光膜、导光组件和偏振旋光片，因此结构简单且成本低；另外，退偏器的结构上只需要满足两束光的光程差大于相干长度即可，因此体积小。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是依据本发明实施例1的退偏器的结构示意图；

图2是依据本发明实施例2的退偏器的结构示意图；

图3是依据本发明实施例3的退偏器的结构示意图；

图4是依据本发明实施例4的退偏器的结构示意图；

图5是依据本发明实施例5的退偏器的结构示意图；

图6是依据本发明实施例6的退偏器的结构示意图；

图7是依据本发明实施例7的退偏器的结构示意图；

图8是依据本发明实施例8的退偏器的结构示意图；

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，依据本发明实施例的退偏器包括分光膜1、导光组件2和偏振旋光装置3，导光组件2和偏振旋光装置3均设置在分光膜1的同一侧。其中，分光膜1选用市面上常用的分光膜即可，其通常由二氧化硅、氧化钽和氧化锆等材料镀成。分光膜1的反射率为25％～43％，即透过率为57％～75％，当入射光束I₀以一定角度(例如角

)入射到分光膜1上的入射点A时，一部分光束在分光膜1的表面反射形成第一反射光R₁，反射角与入射角相等，剩余光束穿过分光膜1以一定的透射角发生透射形成第一透射光T₁。此时分光膜1的透射/反射比为75∶25～57∶43，优选透射/反射比为2∶1，即反射率为33.3％。导光组件2包括一个或多个光学器件，例如反射镜、光楔和/或聚焦透镜等，具体结构设置将在实施例中进行描述。导光组件2用于引导从分光膜1透射进来的光束T₁通过偏振旋光装置3并返回至分光膜1上的入射点A，从而使该光束完成一次光路循环。返回至分光膜1的入射点A的光束I₁的一部分穿过分光膜1发生透射，从而形成第二透射光T₂从分光膜1射出(即出射光束)，该第二透射光T₂与同侧的第一反射光R₁合成一束，构成退偏器的输出光束；返回至分光膜1的入射点A的光束I₁的另一部分发生反射形成第二反射光R₂，并将在导光组件2的作用下通过偏振旋光装置3以进行下一次光路循环，此时透射/反射比仍为75∶25～57∶43，优选为2∶1。从以上可以看出，将有光束在分光膜1、导光组件2和偏振旋光装置3之间不断进行光路循环。在导光组件2的设置过程中，需要满足出射光束T₂与反射光束R₁的光程差大于入射光I₀的相干长度，即透射光束一次光路循环的光程大于上述相干长度，因此当第一透射光T₁经过多次光路循环后再次透射出分光膜1以形成出射光束时，其与反射光束R₁的光程差也必然大于相干长度。偏振旋光装置3设置在分光膜1与导光组件2之间的光路上，可以为旋光晶体或手性液晶或磁旋光装置，用于将通过的光束的光偏振态旋转（90°+N*180°+/-22°）角度，其中N为正整数，换句话说，将通过的光束的光偏振态旋转90°的奇数倍，容许的误差为+/-22°。此时，光束可以通过偏振旋光装置3一次或多次，从而使得光束的光偏振态旋转角度不同。同时，也应该根据光束通过的次数和角度，选择合适的具有不同旋光角度的偏振旋光装置。

下面将在实施例中具体讨论退偏器的结构。首先，对于导光组件2，在第一组实施例（实施例1-3）中，导光组件2包括多个反射镜，该反射镜为高反镜。此处反射镜包括平面镜和/或凹面镜。偏振旋光装置3位于其中至少一个反射镜与分光膜1之间，此时偏振旋光装置3例如为旋光晶体或手性液晶或磁旋光装置。

实施例1

图1是依据本发明实施例1的退偏器的结构示意图。如图1所示，导光组件2包括成一定夹角的两个平面镜21和22，偏振旋光装置3设置在分光膜1与两个平面镜21、22之间。第一透射光T₁经过平面镜21、22两次反射之后在分光膜1与导光组件2之间形成为等腰三角形的光路，而后返回入射点A产生第二反射光R₂和第二透射光T₂。第二透射光T₂与第一反射光R₁在空间上重合，合并为一束光；第二反射光R₂与第一透射光T₁在空间上重合，沿着T₁轨迹不断循环。最后所有的能量从分光膜1透射出去合并成输出光。

实施例2

当然，导光组件2也可以是采用其它设置，如图2所示。图2是依据本发明实施例2的退偏器的结构示意图，其中，导光组件2包括平面镜21和凹面镜23，两者配合设置，使得分光膜1与导光组件2之间的光路为等腰三角形，从而透射光束可以返回入射点A。而偏振旋光装置3的设置与实施例1中类似，不再赘述。

实施例3

当然，导光组件2也可以包括三个或三个以上的反射镜，如图3所示。图3是依据本发明实施例3的退偏器的结构示意图，与实施例1的区别在于，导光组件2还包括设置在平面镜21、22与分光膜1之间的凹面镜23，凹面镜23与平面镜21、22的镜面相向。而偏振旋光装置3的设置与实施例1中类似，不再赘述。只不过在这种结构中，通过设置偏振旋光装置3的位置使得光束通过偏振旋光装置3两次或三次或四次。图3中所示的光束来回通过偏振旋光装置3三次。

在第二组实施例（实施例4和5）中，导光组件2包括一个反射镜和一个聚焦透镜。反射镜为高反镜，光束入射后全部发生反射，此处反射镜为平面镜，也可以为凹面镜或凸面镜。聚焦透镜设置在分光膜1与反射镜之间，可为自聚焦透镜或凸透镜。偏振旋光装置3位于分光膜1与反射镜之间的光路上的任意位置处，只要光束能通过即可。此处偏振旋光装置3最佳为磁旋光装置。

实施例4

如图4所示，导光组件2包括平面镜21和设置在平面镜21与分光膜1之间的凸透镜25，分光膜1和平面镜21分别放置在该凸透镜25的两侧物与像的位置处，满足一般的透镜成像规律。分光膜A点散射的光经凸透镜25会聚于平面镜21处，即成像于平面镜21上。调整平面镜21的角度，使得第一透射光T₁经凸透镜25后回到A点，形成如前所述循环光路。偏振旋光装置3由法拉第片32实现，且在法拉第片32的外面套着一个磁环321。

实施例5

如图5所示，图4中的凸透镜25被自聚焦透镜29代替。自聚焦透镜29的长度为0.49节距，折射率沿着圆心呈递减分布，光线在里面如图所示沿曲线前进。此外反射镜21由介质膜构成，它被直接镀在自聚焦透镜29的端面。最后，分光膜1也被镀在准直器自聚焦透镜出光面上。法拉第片32和磁管321保持不变。对比图4，还加多了一个双光纤准直器4做成尾纤型退偏器。准直器4由两根光纤41、一个0.25节距的自聚焦透镜42和固定装置43构成，通常固定装置43由一根毛细玻璃管和一根玻璃管粘结而成。退偏器入射光由其中一根光纤输入，输出光（包括R₁、T₂、T₃、T₄……）被耦合进另外一根光纤。以上仅给出了几种示例，并不是对本发明的限制，相关的组合还有多种，此处不再详细描述。

在第三组实施例中，一种情况是导光组件2包括反射镜和光楔，其中光楔位于至少一个反射镜与分光膜1之间；另一种情况是导光组件2只包括光楔。此处偏振旋光装置3为旋光晶体或手性液晶或磁旋光装置，与以上所述实施例中的设置类似，不再赘述。

实施例6

如图6所示，导光组件2包括凹面镜22和设置在分光膜1与凹面镜22之间的菱形光楔27。透射光束经过菱形光楔27的透射和凹面镜22的反射后回到原点，完成一次光路循环。

实施例7

如图7所示，导光组件只包括一个等腰三角玻璃光楔26。光楔26由透明物质做成，如BK7玻璃。光楔26的两个等腰面充当反射镜子，光入射到等腰面上发生全反射，等腰面起到镜子的作用。偏振旋光装置为磁旋光装置32，位于分光膜1与远端的光楔26之间，只要光束能通过即可。

实施例8

如图8所示，导光组件只包括一个等腰三角玻璃光楔26。光楔26由透明物质做成，如BK7玻璃。光楔26的两个等腰面充当反射镜子，光入射到等腰面上发生全反射，等腰面起到镜子的作用。偏振旋光装置由两片旋光晶体331和332构成。旋光晶体331和332旋光方向相反，一个为左旋晶体，一个为右旋晶体，两者各旋转45°。旋光晶体331和332位于分光膜1与远端的光楔26之间，在一个循环内光以相反的方向各通过旋光晶体331、332一次。

当然，光楔不仅可以配合反射镜使用，光楔还可配合反射镜和/或聚焦透镜等多种光学器件一同使用。

从以上可以看出，导光组件2可包括多个光学器件，通过对光学器件的组合设置，使得光束经过一个光路循环后返回至分光膜1上。以上实施例仅用作示例，并不是对本发明的限制，导光组件2还可以是其它类型的结构设置，因此在此基础上的变形和等同都应在本发明的保护范围之内。在实际情况中，从成本和实现角度而言，应当是结构最简单、成本最低以及最容易实现的为最优。

对于偏振旋光装置3而言，以实施例1为例，当采用石英旋光片31时，以光束的光偏振态旋转90°为例，图1中光束通过石英旋光片一次，因此此时应当选用旋光角度为90°的石英旋光片。如果光束以相反方向各通过石英旋光片一次，则两次通过后旋光作用相互抵消，石英旋光片没有发挥作用，相当于光束的净通过次数为0。又以实施例3为例，图3中所示的光束通过石英旋光片31三次，相当于光束的净通过次数为1，因此仍然选用旋光角度为90°的石英旋光片。因此在设置中要确保光束通过石英旋光片的净通过次数大于零，为描述方便，将净通过次数表示k=m-n，其中m和n为非负整数，分别表示光束以相反方向通过石英旋光片的次数。这样石英旋光片的旋光角度即可表示为（90°+N*180°）/k，如果考虑工程当中容许的误差则旋光角度范围为（90°+N*180°-22°）/k至（90°+N*180°+22°）/k。当然，在本实施例中偏振旋光装置3还可选用手性晶体或磁旋光装置（例如带磁管的法拉第旋光片），其中手性晶体与旋光晶体类似，不再赘述。而带磁管的法拉第旋光片则不同，以实施例5为例，当采用带磁管321的法拉第旋光片32时，法拉第旋光片32的旋光角度即可表示为（90°+N*180°）/（m+n），其中m和n为非负整数，分别表示光束以相反方向通过法拉第旋光片的次数。如果考虑工程当中容许的误差则旋光角度范围为（90°+N*180°-22°）/（m+n）至（90°+N*180°+22°）/（m+n）。例如，以光束的光偏振态旋转90°为例，此处光束二次（即m+n=2）通过法拉第旋光片时，应当选用旋光角度为45°的法拉第旋光片。

以上所讨论的偏振旋光装置为单个装置，偏振旋光装置也可以是多个旋光片的组合，例如在实施例8中。如图8所示，偏振旋光装置包括两片晶体旋光片，一片是左旋晶体331，另外一片是右旋晶体332。两者的旋转角度之和（不考虑方向）为90度，如左旋45度右旋45度；或左旋30度右旋60度等等。而且其中一块晶体还可以是法拉第片，只要二者旋光的综合效果是90度就行。

以上所述为最基本的退偏器。不同的实施例中，还可以添加不同的部件以满足特定的应用要求。比如在拉曼放大器中退偏器需要带尾纤，可以在分光膜的一侧加双光纤准直器做成尾纤型退偏器，如图5所示。

以实施例1为例，图1中还描绘了依据本发明实施例的退偏器中的光路示意图。在对光束进行退偏的过程中，初始入射光以入射角

射入到分光膜上1，透射角度为β，其中

β＞0。为了方便说明和识别，把入射光标记为I₀，第一反射光标记为R₁，第一透射光标记为T₁。

第一透射光T₁离开分光膜1后被导光组件2反射重新回到分光膜1，中间透过偏振旋光装置3，偏振态旋转90°。透过偏振旋光装置3后的第一透射光T₁被标记为I₁以区别偏振态的变化，I₁回到分光膜1，发生反射和透射，从而完成一次光路循环。光路循环的特征：I₁的入射角度是β，和T₁透射角度相等；I₁入射点和T₁出射点重合，都是A点，且I₁、I₁的入射法线以及T₁在一个平面。I₁通过分光膜1后形成第二反射光束R₂和第二透射光束T₂。由于I₁的入射角度是β，入射点是A点，且I₁、I₁的法线以及T₁在一个平面，因此第二透射光T₂将和第一反射光R₁在空间上重合而合成一束，第二反射光R₂沿着第一透射光T₁的轨迹前进，进入下一次光路循环，并且不断循环，从而有I₂、T₃、R₃，I₃、T₄、R₄，I₄、T₅、R₅，……，以此类推。

这种新型退偏器的工作原理和效果可以用多光束干涉精确的推导，但是过程比较复杂。下面用相干长度理论来解释退偏效果，过程简单但不影响结果的准确性。退偏器的结构设计保证光走一个循环的光程L比入射偏振光源的相干长度Lc长，所以在分光膜反射和多次透射上来的光不相干，可以不考虑相位的关系直接进行功率相加。

以分光膜1的最佳透射率为2/3为例，假设光路中都没有损耗，且假设入射光为椭偏光。椭偏光长轴为X轴，X轴方向偏振的能量为a；短轴为Y轴，Y轴方向偏振能量为b。光每行进一个循环，偏振旋光装置3就会把XY方向的能量交换一次，2/3光能量从分光膜1透射出去，留下1/3继续循环。下表是在各次入射、反射和透射时候的光能量。表1中每个输出端的各光束能量的总和就是输出光能量，其中下标i表示所进行的光路循环的次数，例如，i＝1表示进行第一次光路循环。

表1

所以，输出光在X轴方向偏振的能量为：

$\mathrm{RX}=a/3+{(2/3)}^{2}b+1/3\×{(2/3)}^{2}a+\·\·\·\·\·\·+{(1/3)}^{2k-2}\×{(2/3)}^{2}b+{(1/3)}^{2k-1}\×{(2/3)}^{2}a$

$=[a/3+1/3\×{(2/3)}^{2}a+{(1/3)}^3\×{(2/3)}^{2}a+\·\·\·\·\·\·+{(1/3)}^{2k-1}\×{(2/3)}^{2}a+\·\·\·\·\·\·]$

$+[{(2/3)}^{2}b+{(1/3)}^2{(2/3)}^{2}b+\·\·\·\·\·\·+{(1/3)}^{2k-2}\×{(2/3)}^{2}b+\·\·\·\·\·\·]$

$=[a/3+\underset{k=1}{\mathrm{\Σ}}{(1/3)}^{2k-1}\×{(2/3)}^{2}a]+\underset{k=1}{\mathrm{\Σ}}{(1/3)}^{2k-2}{(2/3)}^{2}b$

$=\{a/3+a/3\×{(2/3)}^2/[1-{(1/3)}^2\left]\right\}+b{(2/3)}^2/[1-{(1/3)}^2]$

$=a/2+b/2---\left(1\right)$

通过同样计算可以得出输出光在Y轴方向偏振态能量为：

PY=a/2+b/2             （2）

当b=0时，入射光为线偏光；当a=b时，入射光是圆偏光。所以公式（1）和（2）可以表示任意入射偏振光。另外，在上面一段中入射光沿着椭偏光的快慢轴分解为X轴Y轴分量，其实这种XY轴的定义不是必须的。任意偏振的光能量都可以分解为任意垂直的两个分量，这两个垂直方向为X轴和Y轴，两个分能量为a和b，在这种情况下上述分析和公式（1）和（2）仍然成立。所以综合起来的结论是，无论入射光是线偏光、椭偏光或圆偏光，输出光在任何一个偏振方向上的能量都是均等的，也就是说出射光没有任何偏振方向占优，成功实现了退偏。

然而在实际的工程应用中，分光比和旋光角度没有办法做到绝对的等于理想值1/3和90°，本发明也不需要绝对的精确值，相反本发明具有很宽的容限使得工程当中可以轻松实现，从而增加了可靠性和减低了成本。下面将详细讨论当分光膜1为其它反射率、或旋光角度无法精确达到90°时的情况。

退偏器的退偏效果可以用输出光偏振度来表示，其数值范围为[0,1]。0表示完全退偏，1表示完全没有退偏，如果为0.1则表示10%的光还是偏振光，在偏振度小于20%以内都可以认为达到了退偏的效果。以下采用用全偏振态消光比测试法计算器件的偏振度。基本原理为输入光为线偏振光，在输出端接检偏器。不断调整输入光偏振方向，每改变一点输入光偏振方向，将检偏器旋转一周，记录一组最大/最小检偏器输出功率。输入光偏振方向旋转180°，挑选出数据里面最大输出光强I_max，最小输出光强I_min器件的偏振度DOP为

（详见宋师霞，《单色光退偏器及波片退偏效应的研究》第8页，曲阜师范大学硕士学位论文，2009年）。本发明退偏器中没有双折射材料，所以对输入光偏振方向各向同性，仅需要分析检偏器旋转即可，换句话说分析各个方向上偏振分量即可。

首先，当分光膜1的透射率仍为最佳的2/3，但是旋光角度无法精确达到90°时，假设入射光I₀为线偏振光，且传输中光路中不存在损耗。此时，依据本发明实施例的退偏器的输出光在任意角度φ偏振态能量为：

$\mathrm{Lr}\·R\cos {\left(\mathrm{\φ}\right)}^2+\underset{i}{\mathrm{\Σ}}(T^2\·R^{i-1}\·\cos {(i\·\mathrm{\θ}-\mathrm{\φ})}^2\·{\mathrm{Lc}}^i)---\left(3\right)$

其中R为分光膜1的反射率，T为分光膜1的透射率，Lr为第一反射光损耗，Lc为每个循环光损耗，θ为旋光装置旋转角，φ为检偏器与起偏器之间的夹角。此处的分析中R=0.333，T=0.667，Lr=Lc=0。φ在0到180°之间取值，根据公式（3）可以得到I_max和I_min，从而得出某旋光装置旋转角（θ）时的偏振度DOP，变化旋转角θ得到下表2。从表2可以看出，θ在68°-112°的范围内，DOP都小于20%，其中90°时，DOP为0。当然，θ也可在248°~292°范围内，该角度表示顺时针旋转68°-112°，而得到的退偏效果是一样的。

表2

θ（°）	65	68	75	85	90	95	105	112	115
										DOP	0.228	0.198	0.132	0.044	0	0.044	0.132	0.198	0.228

另外，当分光膜1的透射率不是最佳的2/3，而是其它值，但是旋光角度精确达到90°时，假设入射光I₀为线偏振光，且传输中光路中不存在损耗。根据同样的公式（3）可以计算出表3。从表3可以看出，当反射率R在25%到43%的范围内时，偏振度DOP都低于0.2，在靠近33.3%左右时偏振度DOP最低，总体而言退偏效果比较理想。

表3

从以上可以看出，在依据本发明的退偏器中，采用的都是反射镜、聚焦透镜和/或光楔等常见光学器件，结构简单、成本低、且体积小；另外，从退偏器的原理可以看出，该退偏器适用于线偏光、椭偏光或圆偏光，适用范围广。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (11)

1.一种退偏器，其特征在于，包括分光膜（1）、以及设置在所述分光膜（1）同一侧的导光组件（2）和偏振旋光装置（3）；其中，

所述分光膜（1）的反射率为25%~43%，在入射点（A）处将入射光（I₀）分为第一反射光（R₁）和第一透射光（T₁），分光膜（1）不垂直于入射光（I₀）；

所述导光组件（2）将所述第一透射光（T₁）引导回到所述入射点（A）；

所述偏振旋光装置（3）设置在所述分光膜（1）与所述导光组件（2）之间的光路上，将所述第一透射光（T₁）的光偏振态旋转90°的奇数倍，误差容限为+/-22°；

其中满足：

返回至所述入射点（A）的第一透射光（T₁）通过所述分光膜（1）后形成第二反射光（R₂）和第二透射光（T₂）；所述第二透射光（T₂）与同侧的所述第一反射光（R₁）在空间上重合，合并为输出光的一部分；所述第二反射光（R₂）沿着所述第一透射光（T₁）的光路进入循环；

所述第二透射光（T₂）与所述第一反射光（R₁）的光程差大于入射光（I₀）的相干长度。

2.根据权利要求1所述的退偏器，其特征在于，所述导光组件（2）包括两个成夹角的反射镜，所述第一透射光（T₁）通过两个所述反射镜的反射后返回至所述入射点（A）。

3.根据权利要求2所述的退偏器，其特征在于，两个所述反射镜分别为平面镜（21）和凹面镜（23）。

4.根据权利要求1所述的退偏器，其特征在于，所述导光组件（2）包括反射镜（21）和设置在所述分光膜（1）与所述反射镜（21）之间的聚焦透镜（25）；所述分光膜（1）和所述反射镜（21）分别位于所述聚焦透镜两侧的物平面和像平面上；所述第一透射光（T₁）通过所述聚焦透镜（25）的折射和反射镜（21）的反射后返回至所述入射点（A）。

5.根据权利要求4所述的退偏器，其特征在于，所述聚焦透镜为自聚焦透镜（29），长度为0.49个节距；反射镜（21）由介质膜构成，直接镀在自聚焦透镜（29）远离分光膜（1）的那一端面；且在分光膜（1）的入光侧还有一个双光纤准直器（4），准直器（4）的出光面朝着分光膜（1）。

6.根据权利要求1所述的退偏器，其特征在于，所述导光组件（2）包括反射镜和设置在所述反射镜和所述分光膜（1）之间的菱形光楔（27），所述第一透射光（T₁）通过所述菱形光楔（27）的折射和反射镜的反射后返回至所述入射点（A）。

7.根据权利要求6所述的退偏器，其特征在于，所述反射镜为平面镜或凹面镜。

8.根据权利要求1所述的退偏器，其特征在于，所述导光组件（2）为等腰三角形光楔（26），所述等腰三角形光楔（26）的底面与所述分光膜（1）平行；所述第一透射光（T₁）通过所述等腰三角形光楔（26）的等腰面反射回所述入射点（A）。

9.根据权利要求1所述的退偏器，其特征在于，所述偏振旋光装置（3）为旋光晶体或手性液晶或磁旋光装置。

10.根据权利要求9所述的退偏器，其特征在于，当所述偏振旋光装置（3）为旋光晶体时，所述旋光晶体为石英旋光片。

11.根据权利要求9所述的退偏器，其特征在于，当所述偏振旋光装置（3）为磁旋光装置时，所述磁旋光装置为带磁管的法拉第旋光片。

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