CN110646956A - 剪切连续可调的双折射分束器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种剪切连续可调的双折射分束器，包括：组合棱镜，用于对入射光进行分束；组合棱镜中包括楔角相同的直角棱镜P1和直角棱镜P2，且直角棱镜P1和直角棱镜P2通过斜面处相互结合，入射光由直角棱镜P1的直角面进入、由直角棱镜P2的直角面输出；控制器，通过调节入射光进入直角棱镜P1的角度或调节组合棱镜中施加电压大小的方式调节组合棱镜出射线偏振光的剪切角，有效解决现有双折射分束器结构一旦确定，剪切角便不容易改变的技术问题。

Description

剪切连续可调的双折射分束器
技术领域
本发明涉及晶体光学器件技术领域，尤指一种分束器。
背景技术
双折射晶体偏振分束器可将入射光分为两束偏振方向互相垂直的线偏振光，具有工作波段宽、损伤阈值高等优点。按照分束后的光传播方向可将双折射晶体分束器分为角剪切型和横向剪切型，其中，横向剪切型分束器的典型代表有Savart板等，角剪切型分束器的典型代表有Wollaston棱镜、Nomarski棱镜等。针对横向剪切型分束器，曾有人提出过旋转Savart偏光镜调节横向剪切量的方法[简小华，张淳民，孙尧，吴磊，2007光学学报，27643]。
与横向剪切型分束器相比，角剪切型分束器分束后的两束线偏振光，经由镜组汇聚后，仍存在一定的横向剪切量，因此在显微、遥感等光学成像领域具有十分广泛的用途。现有角剪切型分束器的结构一旦确定，剪切角便不容易改变。为了满足不同的需求，需要更换不同的分束器，不仅增大了成本，也降低了***稳定性，给应用带来了不便。
发明内容
本发明的目的是提供一种剪切连续可调的双折射分束器，有效解决现有双折射分束器结构一旦确定，剪切角便不容易改变的技术问题。
本发明提供的技术方案如下：
一种剪切连续可调的双折射分束器，包括：
组合棱镜，用于对入射光进行分束；所述组合棱镜中包括楔角相同的直角棱镜P1和直角棱镜P2，且所述直角棱镜P1和直角棱镜P2通过斜面处相互结合，入射光由直角棱镜P1的直角面进入、由直角棱镜P2的直角面输出；
控制器，通过调节入射光进入直角棱镜P1的角度或调节组合棱镜中施加电压大小的方式调节所述组合棱镜出射线偏振光的剪切角。
进一步的，所述入射光的偏振方向不同时垂直于或同时平行于直角棱镜P1和直角棱镜P2的主截面。
进一步的，所述控制器中包括相互连接的角度旋转单元和控制单元，所述组合棱镜固定于所述角度旋转单元上，通过所述控制单元控制所述角度旋转单元转动，从而控制入射光进入直角棱镜P1的角度，进而调节直角棱镜P2中出射线偏振光的剪切角。
进一步的，所述直角棱镜P1由双折射晶体制成，直角棱镜P2由各向同性晶体制成，且直角棱镜P2的折射率与直角棱镜P1的寻常光折射率相匹配；
在构建的满足右手定则的xyz直角系中，直角棱镜P1和直角棱镜P2中与斜面相对的直角面位于xy平面内、斜面平行于y轴，且直角棱镜P1的晶体主光轴沿z轴方向，垂直于组合棱镜的一直角面，垂直入射直角棱镜P1的入射光沿z轴传播。
在本技术方案中，通过控制器控制入射光的入射角度，从而灵活调节两束线偏振光剪切角的大小，该分束器的剪切角可从0开始、宽范围内连续可调。此外，可通过设计棱镜楔角、双折射晶体(直角棱镜P1)寻常光与非寻常光的折射率差，提高分束器剪切角的可调精度。
进一步的，所述直角棱镜P1和直角棱镜P2由相同的双折射晶体制成；
在构建的满足右手定则的xyz直角系中，直角棱镜P1和直角棱镜P2中与斜面相对的直角面位于xy平面内、斜面平行于y轴，且直角棱镜P1的晶体主光轴沿z轴方向，垂直于组合棱镜的一直角面；直角棱镜P2的晶体主光轴与其斜面垂直，垂直入射直角棱镜P1的入射光沿z轴传播。
在本技术方案中，通过控制器控制入射光的入射角度，从而灵活调节两束线偏振光剪切角的大小，该分束器的剪切角随入射角度的变化曲线近似线性。此外，可通过设计棱镜楔角、双折射晶体(直角棱镜P1和直角棱镜P2)寻常光与非寻常光的折射率差，提高分束器剪切角的可调精度。甚至通过设计棱镜楔角或选择双折射晶体寻常光与非寻常光的折射率差，调节最小剪切角。
进一步的，所述控制器中包括相互连接的控制单元和电源单元，所述控制单元控制所述电源单元调节施加在组合棱镜上电压的大小，从而调节直角棱镜P2中出射线偏振光的剪切角。
进一步的，所述直角棱镜P1和直角棱镜P2由相同的电光晶体制成；
在构建的满足右手定则的xyz直角系中，直角棱镜P1和直角棱镜P2中与斜面相对的直角面位于xy平面内、斜面平行于y轴，且直角棱镜P1和直角棱镜P2在未施加电压时为单轴双折射晶体，直角棱镜P1的晶体主光轴沿x轴方向，直角棱镜P2的晶体主光轴沿y轴方向。
在本技术方案中，通过控制器控制对组合棱镜施加的电压大小，改变直角棱镜P1和直角棱镜P2的折射率(电光晶体的二次光电效应，具体折射率与施加电压的大小及电光晶体在施加电压方向上的长度关联)，从而灵活调节两束线偏振光剪切角的大小。
进一步的，沿x轴对直角棱镜P1施加电压，沿y轴对直角棱镜P2施加电压。
进一步的，所述直角棱镜P1和直角棱镜P2由相同的电光晶体制成；
在构建的满足右手定则的xyz直角系中，直角棱镜P1和直角棱镜P2中与斜面相对的直角面位于xy平面内、斜面平行于y轴，且直角棱镜P1和直角棱镜P2在未施加电压时为各向同性晶体，施加电压后形成单轴双折射晶体。
在本技术方案中，通过控制器控制对组合棱镜施加的电压大小，实现从0开始、灵活调节两束线偏振光剪切角的大小。此外，可通过设计棱镜楔角、电光晶体未施加电压时的折射率、电光晶体在施加电压方向上的长度、晶体电光系数等，提高分束器剪切角的可调精度。
进一步的，沿x轴对直角棱镜P1施加电压，沿y轴对直角棱镜P2施加电压。
在本发明提供的剪切连续可调的双折射分束器中，入射光由直角棱镜P1进入分束器，经过直角棱镜P1、直角棱镜P2后分为两束具有一定剪切角的正交线偏振光。结构简单紧凑，可实现分束器的剪切角连续可调，解决现有技术中分束器的结构一旦确定、剪切角随之确定、无法改变的技术问题的同时，解决现有横向剪切型分束器产生的两束偏振方向垂直的线偏振光是平行的、经由镜组聚焦后汇聚在同一点、无法形成剪切量的技术问题。该分束器能满足多任务需求的同时，有效降低成本，提高***的稳定性和可靠性。此外，该分束器分束后的两束线偏振光，经由镜组汇聚后，仍存在一定的横向剪切量，在显微、遥感等光学成像领域具有十分广泛的用途。
附图说明
下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施例，对上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
图1为本发明中双折射分束器结构示意图；
图2为本发明实例一中组合棱镜的结构示意图；
图3为本发明实例一中剪切角Δt随入射角t变化的关系示意图；
图4为本发明分束器测试***图；
图5为本发明实例二中组合棱镜的结构示意图；
图6为本发明实例二剪切角Δt随入射角t变化的关系示意图；
图7为本发明实例三中组合棱镜的结构示意图；
图8为本发明实例三剪切角Δt随入射角t变化的关系示意图；
图9为本发明实例四剪切角Δt随入射角t变化的关系示意图。
附图标号说明：
1-直角棱镜P1，2-直角棱镜P2，3-控制器。
具体实施例
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施例。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施例。
如图1所示为本发明提供的剪切连续可调的双折射分束器结构示意图，包括：组合棱镜，用于对入射光进行分束；组合棱镜中包括楔角相同的直角棱镜P1(图示中附图标记1)和直角棱镜P2(图示中附图标记2)，且直角棱镜P1和直角棱镜P2通过斜面处相互结合，入射光由直角棱镜P1的直角面进入、由直角棱镜P2的直角面输出；控制器C(图示中附图标记3)，通过调节入射光进入直角棱镜P1的角度或调节组合棱镜中施加电压大小的方式调节组合棱镜出射线偏振光的剪切角。要注意的是，在该分束器中，入射光的偏振方向不同时垂直于或同时平行于直角棱镜P1和直角棱镜P2的主截面。
针对该组合棱镜，构建任意满足右手定则的xyz直角系，使得直角棱镜P1和直角棱镜P2中与斜面相对的直角面均位于xy平面内、斜面平行于y轴，入射光从直角棱镜P1的直角面进入、由直角棱镜P2直角面输出，光沿z轴传播。
在构建的满足右手定则的xyz直角系中，直角棱镜P1和直角棱镜P2中与斜面相对的直角面位于xy平面内、斜面平行于y轴，且直角棱镜P1的晶体主光轴沿z轴方向，垂直于组合棱镜的一直角面，垂直入射直角棱镜P1的入射光沿z轴传播。
实施例一：
参见图2，分束器中包括两块楔角相同的直角棱镜(直角棱镜P1和直角棱镜P2)和控制器C。针对该组合棱镜，构建任意满足右手定则的xyz直角系，使得直角棱镜P1(图示中附图标记1)和直角棱镜P2(图示中附图标记2)中与斜面相对的直角面均位于xy平面内。直角棱镜P1和直角棱镜P2的斜面平行于y轴。入射光垂直入射分束器时的光沿z轴传播。在该分束器中，直角棱镜P1为由石英晶体制成的棱镜，且晶体光轴沿z轴方向；直角棱镜P2为由各向同性的光学玻璃制成的棱镜，其折射率与直角棱镜P1的寻常光折射率相匹配。
控制器C(图示中附图标记3)中包括相互连接的角度旋转单元和控制单元，组合棱镜固定于角度旋转单元上，通过控制单元控制角度旋转单元转动，从而控制入射光进入直角棱镜P1的角度，进而调节直角棱镜P2中出射线偏振光的剪切角。具体，组合棱镜由镜架固定在角度旋转单元(可旋转平台)上，旋转方向在xz平面内。在工作中，角度旋转单元由电机控制，采用USB转CAN总线的方式进行通讯，由CPU芯片自动控制输出脉冲信号来驱动角度旋转单元转动，从而控制光入射组合棱镜的角度。这里对角度旋转单元的旋转速度、单步精度等均不作具体限定，可根据实际情况进行调节。
在工作过程中，平行入射光由直角棱镜P1直角面进入分束器后，变为两束具有一定夹角、振动方向互相垂直的线偏光，两束线偏振光经过直角棱镜P2直角面后输出，变成具有一定剪切角的振动方向互相垂直的线偏光。这一过程中，控制器C通过控制光入射组合棱镜的角度，灵活地调节两束线偏振光剪切角的大小。
假定直角棱镜P1和直角棱镜P2厚度均为d，楔角为a。直角棱镜P1对寻常光(o光)的折射率为no，对非寻常光(e光)的折射率为ne。直角棱镜P2的折射率为n。通过以下内容对分束器的分束原理进行说明：
考虑一束平行光在xz平面内、与z轴成角度t进入直角棱镜P1的直角面，根据偏振光学理论及光在单轴晶体中的传播规律，光束进入直角棱镜P1后发生双折射，在传播方向上分开为o光和e光，并经过斜面进入直角棱镜P2，最终由直角棱镜P2的直角面输出，产生的剪切角为Δt，如式(1)：
Δt＝|to-te|(1)
其中，to为o光输出角度，如式(2)；te为e光输出角度，如式(3)；ne'为e光在P1中的直角棱镜实际折射率，如式(4)：
Figure BDA0002217945970000061
Figure BDA0002217945970000062
从上式可以看出，该分束器产生的剪切角Δt与直角棱镜P1和直角棱镜P2的楔角a、入射光的角度t、直角棱镜P1的折射率no和ne、及直角棱镜P2的折射率n有关，与直角棱镜P1和直角棱镜P2的厚度d无关。
当楔角a＝25°，折射率no＝n＝1.54689，折射率ne＝1.55609时，剪切角随入射光的入射角度变化如图3所示，其中，横坐标为入射角/度；纵坐标为剪切角/rad。
如图4所示测试分束器的***图。在测试时，激光器laser产生的光通过起偏器(对应图示中的偏振片)后，形成线偏振光(线偏光振的偏振方向不能同时垂直于或同时平行于双折射晶体主截面)。线偏振光经过分束器后，通过旋转检偏器，分别检测CCD(ChargeCoupled Device，电荷藕合器件图像传感器)上寻常光和非寻常光的坐标，并进一步分析得到分束后两束光的剪切角度信息：Δt＝L/d，其中，L为寻常光和非寻常光在CCD上的距离，d为分束器距离CCD的距离。
在上述分束器中，输出的两束线偏振光，经由镜组聚焦后，在横向上仍可形成一定剪切量，该剪切量可从0开始，在较宽范围内连续可调。
在其他实施例中，直角棱镜P1可由其他双折射棱镜代替，例如LN晶体、KDP晶体、一些具有双折射特性的光学玻璃和高分子材料、液晶等；直角棱镜P2可由其他各向同性的晶体代替，例如K6玻璃、ZK6玻璃等各类光学玻璃、有机材料等。控制器可由旋转平台和电机组成，由CPU芯片控制，也可由其他方式，例如手动调节旋转平台等。
实施例二：
参见图5，分束器中包括两块由LN晶体制成的楔角相同的双折射直角棱镜(直角棱镜P1和直角棱镜P2)和控制器C。针对该组合棱镜，构建任意满足右手定则的xyz直角系，使得直角棱镜P1(图示中附图标记1)和直角棱镜P2(图示中附图标记2)中与斜面相对的直角面均位于xy平面内，直角棱镜P1和直角棱镜P2的斜面平行于y轴，入射光垂直入射分束器时的光沿z轴传播。直角棱镜P1的晶体光轴沿z轴方向，直角棱镜P2晶体光轴垂直于其斜面。
控制器C(图示中附图标记3)中包括相互连接的角度旋转单元和控制单元，组合棱镜固定于角度旋转单元上，通过控制单元控制角度旋转单元转动，从而控制入射光进入直角棱镜P1的角度，进而调节直角棱镜P2中出射线偏振光的剪切角。具体，组合棱镜由镜架固定在角度旋转单元(可旋转平台)上，旋转方向在xz平面内。在工作中，角度旋转单元由电机控制，采用USB转CAN总线的方式进行通讯，由CPU芯片自动控制输出脉冲信号来驱动角度旋转单元转动，从而控制光入射组合棱镜的角度。这里对角度旋转单元的旋转速度、单步精度等均不作具体限定，可根据实际情况进行调节。
在工作过程中，平行入射光由直角棱镜P1直角面进入分束器后，变为两束具有一定夹角、振动方向互相垂直的线偏光，两束线偏振光经过直角棱镜P2直角面后输出，变成具有一定剪切角的振动方向互相垂直的线偏光。这一过程中，控制器C通过控制光入射组合棱镜的角度，灵活地调节两束线偏振光剪切角的大小。
假定直角棱镜P1和直角棱镜P2厚度均为d，楔角为a。直角棱镜P1和直角棱镜P2对寻常光(o光)的折射率为no，对非寻常光(e光)的折射率为ne。通过以下内容对分束器的分束原理进行说明：
考虑一束平行光在xz平面内、与z轴成角度t进入直角棱镜P1的直角面，根据偏振光学理论及光在单轴晶体中的传播规律，光束进入直角棱镜P1后发生双折射，在传播方向上分开为o光和e光，并经过斜面进入直角棱镜P2，最终由直角棱镜P2的右直角面输出，产生的剪切角为Δt，如式(5)：
Δt＝|to-te| (5)
其中，to为o光输出角度，如式(6)；te为e光输出角度，如式(7)；ne'为e光在直角棱镜P1中的实际折射率，如式(8)；ne”为e光在直角棱镜P2中的实际折射率，如式(9)：
to＝t (6)
te＝arcsin{sin[arcsin(ne”·sin(arcsin(sint/ne')+a)/ne')-a]/ne”} (7)
Figure BDA0002217945970000081
Figure BDA0002217945970000082
从上式可以看出，该分束器产生的剪切角Δt与直角棱镜P1和直角棱镜P2的楔角a、入射光的角度t、直角棱镜P1的折射率no和ne有关，与直角棱镜P1和直角棱镜P2的厚度d无关。
当楔角a＝2.5°，折射率ne＝2.22752，折射率no＝2.39223时，剪切角随入射光的入射角度变化如图6所示，其中，横坐标为入射角ti/度；纵坐标为剪切角/rad。测试分束器的***与实施例一相同，这里不做赘述。
在上述分束器中，输出的两束线偏振光，经由镜组聚焦后，在横向上仍可形成一定剪切量，该剪切量随入射角度的变化曲线近似线性。
在其他实施例中，直角棱镜P1和直角棱镜P2可由其他双折射棱镜代替，例如石英晶体、LN晶体、KDP晶体、一些具有双折射特性的光学玻璃和高分子材料、液晶等。控制器可由旋转平台和电机组成，由CPU芯片控制，也可由其他方式，例如手动调节旋转平台等。
实施例三：
参见图7，分束器中包括两块由LN晶体制成的楔角相同的电光双折射直角棱镜(直角棱镜P1和直角棱镜P2)和控制器C。针对该组合棱镜，构建任意满足右手定则的xyz直角系，使得直角棱镜P1(图示中附图标记1)和直角棱镜P2(图示中附图标记2)中与斜面相对的直角面均位于xy平面内，直角棱镜P1和直角棱镜P2的斜面平行于y轴，入射光垂直入射分束器时的光传播方向沿z轴。直角棱镜P1的主光轴沿x轴，直角棱镜P2的主光轴沿y轴，控制器对直角棱镜P1和直角棱镜P2分别沿x轴、y轴方向施加电。
控制器C(图示中附图标记3)中包括相互连接的控制单元和电源单元，控制单元控制电源单元调节施加在组合棱镜上电压的大小，从而调节直角棱镜P2中出射线偏振光的剪切角。具体，在工作之前，通过镀膜工艺方式将银电极涂覆在LN晶体的电压输入面和电压输出面上，并在电极两端分别接上可调稳压电源(电源单元)的正负极。工作中，控制单元通过USB通信控制可调稳压电源的输出电压。
假定直角棱镜P1和直角棱镜P2厚度均为d。未施加电压时的寻常光折射率为no0，非寻常光折射率为ne0，施加电压处的晶体长度为l，楔角为a，电光晶体的相关电光系数为r13和r33。通过以下内容对分束器的分束原理进行说明：
考虑一束平行光由直角棱镜P1直角面沿z轴方向垂直入射分束器后，变为两束振动方向互相垂直、但在空间上不分离的线偏光，两束线偏振光经过直角棱镜P2后出射，变成具有一定剪切角的振动方向互相垂直的线偏振光。控制器C通过改变电压U，最终分束器产生的剪切角为Δt，如式(10)：
Δt＝|te-to| (10)
其中，te为e光输出角度，如式(11)；to为o光输出角度，如式(12)；ne为施加电压后P1或P2的e光折射率，如式(13)；no为施加电压后P1或P2的o光折射率，如式(14)：
Figure BDA0002217945970000103
Figure BDA0002217945970000104
从上式可以看出，该分束器产生的剪切角与直角棱镜P1和直角棱镜P2的楔角a、未施加电压时的折射率no0和ne0、长度l、晶体的相关电光系数r13和r33及控制器所施加电压U有关，与直角棱镜P1和直角棱镜P2的厚度d无关。
当楔角a＝5°，长度l＝5mm，电光系数r13＝-8.6×10-12m/V，电光系数r33＝30.8×10-12m/V，折射率no0＝2.39222，折射率ne0＝2.22752时，剪切角随所施加电压的变化如图8所示，其中，横坐标为电压U/V，纵坐标为剪切角/rad。测试分束器的***与实施例一相同，这里不做赘述。
在上述分束器中，输出的两束线偏振光，经由镜组聚焦后，在横向上仍可形成一定剪切量，该剪切量随所施加的电压的变化曲线呈线性。
在其他实例中，直角棱镜P1和直角棱镜P2可以由其他晶体替换，例如LT晶体、液晶等。电极材料可为银，也可由其他材料替换，例如金、铜、一些非金属电极材料等。控制单元还可以通过其他方式控制可调稳压电源的输出电压，例如RS232等。
实施例四：
参见图7，分束器中包括两块由LN晶体制成的楔角相同的电光双折射直角棱镜(直角棱镜P1和直角棱镜P2)和控制器C。针对该组合棱镜，构建任意满足右手定则的xyz直角系，使得直角棱镜P1(图示中附图标记1)和直角棱镜P2(图示中附图标记2)中与斜面相对的直角面均位于xy平面内，直角棱镜P1和直角棱镜P2的斜面平行于y轴，入射光垂直入射分束器时的光传播方向沿z轴。直角棱镜P1和直角棱镜P2晶体在不加电的情况下为各向同性晶体；对直角棱镜P1和直角棱镜P2晶体施加电压后，LN晶体折射率发生变化，具有双折射效应，且晶体光轴与所施加电压方向一致。具体，直角棱镜P1的晶体[001]方向沿x轴方向，施加电压方向沿晶体[001]方向；直角棱镜P2的晶体[001]方向沿y轴方向，施加电压的方向为晶体[001]方向。
控制器C(图示中附图标记3)中包括相互连接的控制单元和电源单元，控制单元控制电源单元调节施加在组合棱镜上电压的大小，从而调节直角棱镜P2中出射线偏振光的剪切角。具体，在工作之前，通过镀膜工艺方式将银电极涂覆在LN晶体的电压输入面和电压输出面上，并在电极两端分别接上可调稳压电源(电源单元)的正负极。工作中，控制单元通过USB通信控制可调稳压电源的输出电压。
假定直角棱镜P1和直角棱镜P2厚度均为d，未施加电压时的折射率为no0，施加电压处的晶体长度为l，楔角为a，电光晶体的相关电光系数为s11和s12。通过以下内容对分束器的分束原理进行说明：
考虑一束平行光由直角棱镜P1直角面沿z轴方向垂直入射分束器后，变为两束振动方向互相垂直、但在空间上不分离的线偏振振光，两束线偏振光经过直角棱镜P2后出射，变成具有一定剪切角的振动方向互相垂直的线偏光。控制器C通过改变电压U，最终分束器产生的剪切角为Δt，如式(15)：
Δt＝|te-to| (15)
其中，te为e光输出角度，如式(16)；to为o光输出角度，如式(17)；ne为施加电压后P1或P2的e光折射率，如式(18)；no为施加电压后P1或P2的o光折射率，如式(19)：
Figure BDA0002217945970000111
Figure BDA0002217945970000114
从上式可以看出，该分束器产生的剪切角与直角棱镜P1和直角棱镜P2的楔角a、未施加电压时的折射率no0、长度l、晶体的相关电光系数s11和s12、及控制器所施加电压U有关，与直角棱镜P1和直角棱镜P2的厚度d无关。
当楔角a＝25°，长度l＝5mm，电光系数s11＝10-14m2/V2，电光系数s12＝-10-15m2/V2，折射率no0＝2.2时，剪切角随所施加电压的变化如图9所示，其中，横坐标为电压U/V，纵坐标为剪切角/rad。测试分束器的***与实施例一相同，这里不做赘述。
在上述分束器中，输出的两束线偏振光，经由镜组聚焦后，在横向上仍可形成一定剪切量，该剪切量可从0开始、在宽范围内连续可调。
在其他实施例中，直角棱镜P1和直角棱镜P2可以由其他晶体替换，例如KT晶体。电极材料可为银，也可由其他材料替换，例如金、铜、一些非金属电极材料等。控制单元还可以通过其他方式控制可调稳压电源的输出电压，例如RS232等。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种剪切连续可调的双折射分束器，其特征在于，包括：
组合棱镜，用于对入射光进行分束；所述组合棱镜中包括楔角相同的直角棱镜P1和直角棱镜P2，且所述直角棱镜P1和直角棱镜P2通过斜面处相互结合，入射光由直角棱镜P1的直角面进入、由直角棱镜P2的直角面输出；
控制器，通过调节入射光进入直角棱镜P1的角度或调节组合棱镜中施加电压大小的方式调节所述组合棱镜出射线偏振光的剪切角。
2.如权利要求1所述的双折射分束器，其特征在于，所述入射光的偏振方向不同时垂直于或同时平行于直角棱镜P1和直角棱镜P2的主截面。
3.如权利要求1或2所述的双折射分束器，其特征在于，所述控制器中包括相互连接的角度旋转单元和控制单元，所述组合棱镜固定于所述角度旋转单元上，通过所述控制单元控制所述角度旋转单元转动，从而控制入射光进入直角棱镜P1的角度，进而调节直角棱镜P2中出射线偏振光的剪切角。
4.如权利要求3所述的双折射分束器，其特征在于，
所述直角棱镜P1由双折射晶体制成，直角棱镜P2由各向同性晶体制成，且直角棱镜P2的折射率与直角棱镜P1的寻常光折射率相匹配；
在构建的满足右手定则的xyz直角系中，直角棱镜P1和直角棱镜P2中与斜面相对的直角面位于xy平面内、斜面平行于y轴，且直角棱镜P1的晶体主光轴沿z轴方向，垂直于组合棱镜的一直角面，垂直入射直角棱镜P1的入射光沿z轴传播。
5.如权利要求3所述的双折射分束器，其特征在于，
所述直角棱镜P1和直角棱镜P2由相同的双折射晶体制成；
在构建的满足右手定则的xyz直角系中，直角棱镜P1和直角棱镜P2中与斜面相对的直角面位于xy平面内、斜面平行于y轴，且直角棱镜P1的晶体主光轴沿z轴方向，垂直于组合棱镜的一直角面；直角棱镜P2的晶体主光轴与其斜面垂直，垂直入射时直角棱镜P1的入射光沿z轴传播。
6.如权利要求1或2所述的双折射分束器，其特征在于，所述控制器中包括相互连接的控制单元和电源单元，所述控制单元控制所述电源单元调节施加在组合棱镜上电压的大小，从而调节直角棱镜P2中出射线偏振光的剪切角。
7.如权利要求6所述的双折射分束器，其特征在于，
所述直角棱镜P1和直角棱镜P2由相同的电光晶体制成；
在构建的满足右手定则的xyz直角系中，直角棱镜P1和直角棱镜P2中与斜面相对的直角面位于xy平面内、斜面平行于y轴，且直角棱镜P1和直角棱镜P2在未施加电压时为单轴双折射晶体，直角棱镜P1的晶体主光轴沿x轴方向，直角棱镜P2的晶体主光轴沿y轴方向。
8.如权利要求7所述的双折射分束器，其特征在于，沿x轴对直角棱镜P1施加电压，沿y轴对直角棱镜P2施加电压。
9.如权利要求6所述的双折射分束器，其特征在于，
所述直角棱镜P1和直角棱镜P2由相同的电光晶体制成；
在构建的满足右手定则的xyz直角系中，直角棱镜P1和直角棱镜P2中与斜面相对的直角面位于xy平面内、斜面平行于y轴，且直角棱镜P1和直角棱镜P2在未施加电压时为各向同性晶体，施加电压后形成单轴双折射晶体。
10.如权利要求9所述的双折射分束器，其特征在于，沿x轴对直角棱镜P1施加电压，沿y轴对直角棱镜P2施加电压。
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