CN112255779B - 大口径紧凑型索雷-巴比涅补偿器装置 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种大口径紧凑型索雷‑巴比涅补偿器装置，包括：晶体光学元件、晶体光学元件运动部件、外壳、底座和促动器，促动器安装在外壳的侧边安装块上，促动器推动晶体光学元件运动部件上的横杠，带动长光楔和承载面一起沿外壳的中心轴线做相对运动，使长光楔和短光楔的总厚度相对平行平板的厚度发生变化，进而改变从外壳的通孔中传输光束的偏振态。本公开促动器安装在索雷‑巴比涅补偿器装置的外壳上的侧边安装块上，有效减小补偿器的长度。

Description

大口径紧凑型索雷-巴比涅补偿器装置

技术领域

本公开涉及精密偏振光调控及测量领域，尤其涉及一种大口径紧凑型索雷-巴比涅补偿器装置。

背景技术

索雷-巴比涅补偿器由一块平行平板、一块短光楔和一块长光楔组成，三者均采用双折射晶体材料，其中短光楔和平行平板之间通过胶水或光胶固定在一起，长光楔则可通过促动器相对短光楔做连续运动，从而改变传输光束的延迟量，相当于一个动态波片。补偿器的经典设计即由一块双折射长光楔和一块固定光楔安装在补偿片上组成。具有在整个通光孔径内延迟量均匀、连续可调的优点。在光谱分析、偏振光学等领域具有重要应用。

在偏振光学某些应用中，传输光束口径较大，需要大口径补偿器(例如口径大于25mm)，为实现如此大的口径，通常要求长光楔的移动距离为通光口径的3倍，即需要大行程促动器，这将导致补偿器体积很大。另外，为调节入射线偏振光和晶体光轴间的夹角，通常需要增加旋转架，这将进一步增大补偿器的体积。但在高集成度光学***中，对各部件的体积均有严格限制，因此需要补偿器在具备大口径的同时，还要有紧凑的结构。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种大口径紧凑型索雷-巴比涅补偿器装置，以解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了一种大口径紧凑型索雷-巴比涅补偿器装置，包括：

晶体光学元件；所述晶体光学元件包括平行平板、短光楔和长光楔；所述短光楔与所述平行平板固定连接；所述短光楔的光轴和所述长光楔的光轴方向一致，且和所述平行平板的光轴方向垂直；

晶体光学元件运动部件，所述晶体光学元件运动部件的承载面与所述长光楔固定连接；

外壳，与底座固定连接；

促动器，所述促动器安装在外壳的侧边安装块上，所述促动器推动所述晶体光学元件运动部件上的横杠，带动所述长光楔和所述承载面一起沿所述外壳的中心轴线做相对运动，使所述长光楔和所述短光楔的总厚度相对所述平行平板的厚度发生变化，进而改变从所述外壳的通孔中传输光束的偏振态。

在本公开的一些实施例中，所述底座的支撑部件呈U型结构，所述支撑部件包括：

安装孔，设置在所述支撑部件的底部，通过该安装孔将大口径紧凑型索雷-巴比涅补偿器装置固定到光路中；

第一半圆孔和第二半圆孔，设置在所述支撑部件的两个侧面，所述外壳上的第一旋转座固定在所述第一半圆孔上，所述外壳上的第二旋转座固定在所述第二半圆孔上

第一压块，与所述第一半圆孔连接，用于压紧所述第一旋转座；

第二压块，与所述第二半圆孔连接，用于压紧所述第二旋转座。

在本公开的一些实施例中，当所述长光楔的垂直平分线位于所述短光楔的垂直平分线左侧时，传输光束产生正的相位延迟；

当所述长光楔的所述垂直平分线和所述短光楔的所述垂直平分线重合时，传输光束不产生相位延迟；

当所述长光楔的所述垂直平分线位于所述短光楔的所述垂直平分线右侧时，传输光束产生负的相位延迟。

在本公开的一些实施例中，所述晶体光学元件运动部件还包括：

底板，所述底板与所述承载面通过弹簧连接，所述底板固定在所述外壳上；通过所述促动器和所述弹簧，使所述长光楔相对所述短光楔沿其中心轴线方向运动。

在本公开的一些实施例中，所述第一旋转座和所述第二旋转座的直径大小相等，且二者共轴。

在本公开的一些实施例中，所述第一旋转座相对于所述第一半圆孔旋转；所述第二旋转座相对于所述第二半圆孔旋转，以改变入射偏振光相对晶体光轴的夹角。

在本公开的一些实施例中，所述第一压块包括第一侧通孔、第二侧通孔和第一半圆孔；第二压块包括第一侧通孔、第二侧通孔和第二半圆孔；

所述第一半圆孔和所述第一半圆孔构成一个第一圆孔，所述第一圆孔的直径大小和所述第一旋转座的直径大小一致；

所述第二半圆孔和第二半圆孔构成一个第二圆孔，所述第二圆孔的直径大小和所述第二旋转座的直径大小一致。

在本公开的一些实施例中，所述晶体光学元件运动部件的所述承载面上开有一个长孔，当所述长光楔相对所述短光楔运动时，所述晶体光学元件运动部件不影响所述索雷-巴比涅补偿器装置的通光口径大小。

在本公开的一些实施例中，所述外壳包括：第一侧导轨凹槽和第二侧导轨凹槽；所述晶体光学元件运动部件包括：第一侧导轨和第二侧导轨，设置在所述承载面；所述第一侧导轨凹槽与所述第一侧导轨嵌合连接，所述第二侧导轨凹槽与所述第二侧导轨嵌合连接。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本公开大口径紧凑型索雷-巴比涅补偿器装置至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：

(1)本公开促动器安装在索雷-巴比涅补偿器装置的外壳上的侧边安装块上，有效减小补偿器的长度。

(2)在索雷-巴比涅补偿器装置的外壳上设置第一旋转座和第二旋转座，使其绕底座支撑件上的第一半圆孔和第二半圆孔转动，实现在不增加额外的旋转台的基础上改变入射偏振光和晶体光轴间夹角的效果。

(3)本公开在保证大口径的同时，可实现结构紧凑的设计需要。

附图说明

图1为本公开实施例大口径紧凑型索雷-巴比涅补偿器装置的示意图。

图2为本公开实施例大口径紧凑型索雷-巴比涅补偿器装置中晶体光学元件相对位置的示意图。

图3为本公开实施例大口径紧凑型索雷-巴比涅补偿器装置中晶体光学元件运动部件的示意图。

图4为本公开实施例大口径紧凑型索雷-巴比涅补偿器装置中晶体光学元件运动部件底部的示意图。

图5为本公开实施例大口径紧凑型索雷-巴比涅补偿器装置中外壳和促动器的示意图。

图6为图5另一角度示意图。

图7为本公开实施例大口径紧凑型索雷-巴比涅补偿器装置中底座的示意图。

具体实施方式

本公开提供了一种大口径紧凑型索雷-巴比涅补偿器装置，包括：晶体光学元件、晶体光学元件运动部件、外壳、底座和促动器，促动器安装在外壳的侧边安装块上，促动器推动晶体光学元件运动部件上的横杠，带动长光楔和承载面一起沿外壳的中心轴线做相对运动，使长光楔和短光楔的总厚度相对平行平板的厚度发生变化，进而改变从外壳的通孔中传输光束的偏振态。本公开促动器安装在索雷-巴比涅补偿器装置的外壳上的侧边安装块上，有效减小补偿器的长度。

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。

本公开某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本公开的各种实施例可以许多不同形式实现，而不应被解释为限于此数所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本公开满足适用的法律要求。

在本公开的第一个示例性实施例中，提供了一种大口径紧凑型索雷-巴比涅补偿器装置。图1为本公开实施例大口径紧凑型索雷-巴比涅补偿器装置的示意图。如图1所示，本公开大口径紧凑型索雷-巴比涅补偿器装置包括：晶体光学元件100、晶体光学元件运动部件200、外壳300、底座400和促动器500。

图2为本公开实施例大口径紧凑型索雷-巴比涅补偿器装置中晶体光学元件相对位置的示意图。如图2所示，晶体光学元件100包括平行平板101、短光楔102和长光楔103，平行平板101和短光楔102通过胶水或光胶固定在一起。短光楔102的光轴102a和长光楔103的光轴103a方向一致，且和平行平板101的光轴101a方向垂直。

当长光楔103的垂直平分线103b位于短光楔102的垂直平分线102b左侧时，传输光束产生正的相位延迟。

当长光楔103的垂直平分线103b和短光楔102的垂直平分线102b重合时，传输光束不产生相位延迟。

当长光楔103的垂直平分线103b位于短光楔102的垂直平分线102b右侧时，传输光束产生负的相位延迟。

图3为本公开实施例大口径紧凑型索雷-巴比涅补偿器装置中晶体光学元件运动部件的示意图。如图3所示，晶体光学元件运动部件200包括承载面201、弹簧202、底板203、横杠204、第一侧导轨205a和第二侧导轨205b。长光楔103通过胶水固定在晶体光学元件运动部件200的承载面201上，承载面201通过弹簧202和底板203连接，底板203固定在外壳300上。第一侧导轨205a和第二侧导轨205b设置在承载面201的两侧壁上。横杠204设置在承载面201的任一侧壁上，如图中所示，横杠204设置在第一侧导轨205a所在的承载面201侧壁上。横杠204与第一侧导轨205a(或第二侧导轨205b)的设置方式不相互干涉。通过促动器500和弹簧202，使长光楔103可相对短光楔102沿图中箭头所示方向运动。

图4为本公开实施例大口径紧凑型索雷-巴比涅补偿器装置中晶体光学元件运动部件底部的示意图。如图4所示，在晶体光学元件运动部件200承载面201上开有一个长孔206，当长光楔103相对短光楔102运动时，晶体光学元件运动部件200不影响索雷-巴比涅补偿器的通光口径大小。

图5为本公开实施例大口径紧凑型索雷-巴比涅补偿器装置中外壳和促动器的示意图。图6为图5另一角度示意图。如图5、图6所示，外壳300包括：壳体301、通孔302、第一旋转座303a、第二旋转座303b和侧边安装块304。壳体301上设置有通孔302，通孔302两端分别设置第一旋转座303a和第二旋转座303b，壳体301的侧壁上设置有侧边安装块304，同时与该侧壁垂直相邻的侧壁上还设置有滑槽。

在上述装置中，第一旋转座303a和第二旋转座303b的直径大小相等，且二者共轴，第一旋转座303a和第二旋转座303b可相对底座400支撑部件401的第一半圆孔402a和第二半圆孔402b旋转，从而改变入射偏振光相对晶体光轴的夹角。

图7为本公开实施例大口径紧凑型索雷-巴比涅补偿器装置中底座的示意图。如图7所示，底座400包括支撑部件401、第一压块403和第二压块404、安装孔405。第一压块403包括第一侧通孔403a、第二侧通孔403b和半圆孔403c。第二压块404包括第一侧通孔404a、第二侧通孔404b和半圆孔404c。半圆孔403c和半圆孔402a构成一个圆孔，其直径大小和第一旋转座303a的直径大小一致。半圆孔404c和半圆孔402b构成一个圆孔，其直径大小和第二旋转座303b的直径大小一致，通过安装孔(405)将大口径紧凑型索雷-巴比涅补偿器装置固定到光路中。

促动器500安装在外壳300的侧边安装块304上，促动器500推动晶体光学元件运动部件200上的横杠204，使长光楔103和承载面201一起沿外壳300上的第一侧导轨凹槽305a和第二侧导轨凹槽305b做相对运动，从而使长光楔103和短光楔102的总厚度相对平行平板101的厚度发生变化，进而改变从外壳300通孔302中传输光束的偏振态。外壳300通过第一旋转座303a和第二旋转座303b固定在底座400支撑部件401上的第一半圆孔402a和第二半圆孔402b上，并通过第一压块403和第二压块404压紧，支撑部件401通过底部安装孔405固定。

至此，已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。

依据以上描述，本领域技术人员应当对本公开大口径紧凑型索雷-巴比涅补偿器装置有了清楚的认识。

综上所述，本公开提供一种大口径紧凑型索雷-巴比涅补偿器装置，在保证大口径的同时，可实现紧凑型的补偿器结构。在高集成度光学***中，能够满足对各部件的体积的严格限制，使结构设计更为紧凑。

还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。

并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。

说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。

以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种大口径紧凑型索雷-巴比涅补偿器装置，包括：

晶体光学元件(100)；所述晶体光学元件(100)包括平行平板(101)、短光楔(102)和长光楔(103)；所述短光楔(102)与所述平行平板(101)固定连接；所述短光楔(102)的光轴(102a)和所述长光楔(103)的光轴(103a)方向一致，且和所述平行平板(101)的光轴(101a)方向垂直；

晶体光学元件运动部件(200)，所述晶体光学元件运动部件(200)的承载面(201)与所述长光楔(103)固定连接；

外壳(300)，与底座(400)固定连接；

促动器(500)，所述促动器(500)安装在所述外壳(300)的侧边安装块(304)上，所述促动器(500)推动所述晶体光学元件运动部件(200)上的横杠(204)，带动所述长光楔(103)和所述承载面(201)一起沿所述外壳(300)的中心轴线做相对运动，使所述长光楔(103)和所述短光楔(102)的总厚度相对所述平行平板(101)的厚度发生变化，以改变从所述外壳(300)的通孔(302)中传输光束的偏振态；

其中，所述底座(400)的支撑部件(401)呈U型结构，所述支撑部件(401)包括：

安装孔(405)，设置在所述支撑部件(401)的底部，通过该安装孔(405)将大口径紧凑型索雷-巴比涅补偿器装置固定到光路中；

第一半圆孔(402a)和第二半圆孔(402b)，设置在所述支撑部件(401)的两个侧面，所述外壳(300)上的第一旋转座(303a)固定在所述第一半圆孔(402a)上，所述外壳(300)上的第二旋转座(303b)固定在所述第二半圆孔(402b)上

第一压块(403)，与所述第一半圆孔(402a)连接，用于压紧所述第一旋转座(303a)；

第二压块(404)，与所述第二半圆孔(402b)连接，用于压紧所述第二旋转座(303b)；

其中，所述晶体光学元件运动部件(200)还包括：

底板(203)，所述底板(203)与所述承载面(201)通过弹簧(202)连接，所述底板(203)固定在所述外壳(300)上；通过所述促动器(500)和所述弹簧(202)，使所述长光楔(103)相对所述短光楔(102)沿其中心轴线方向运动；

其中，所述外壳(300)包括：第一侧导轨凹槽(305a)和第二侧导轨凹槽(305b)；所述晶体光学元件运动部件(200)包括：第一侧导轨(205a)和第二侧导轨(205b)，设置在所述承载面(201)；所述第一侧导轨凹槽(305a)与所述第一侧导轨(205a)嵌合连接，所述第二侧导轨凹槽(305b)与所述第二侧导轨(205b)嵌合连接。

2.根据权利要求1所述的大口径紧凑型索雷-巴比涅补偿器装置，其中，当所述长光楔(103)的垂直平分线(103b)位于所述短光楔(102)的垂直平分线(102b)左侧时，传输光束产生正的相位延迟；

当所述长光楔(103)的所述垂直平分线(103b)和所述短光楔(102)的所述垂直平分线(102b)重合时，传输光束不产生相位延迟；

当所述长光楔(103)的所述垂直平分线(103b)位于所述短光楔(102)的所述垂直平分线(102b)右侧时，传输光束产生负的相位延迟。

3.根据权利要求1所述的大口径紧凑型索雷-巴比涅补偿器装置，其中，所述第一旋转座(303a)和所述第二旋转座(303b)的直径大小相等，且所述第一旋转座(303a)和所述第二旋转座(303b)共轴。

4.根据权利要求1所述的大口径紧凑型索雷-巴比涅补偿器装置，其中，所述第一旋转座(303a)相对于所述支撑部件(401)上的所述第一半圆孔(402a)旋转；所述第二旋转座(303b)相对于所述支撑部件(401)上的所述第二半圆孔(402b)旋转，以改变入射偏振光相对晶体光轴的夹角。

5.根据权利要求1所述的大口径紧凑型索雷-巴比涅补偿器装置，其中，所述第一压块(403)包括第一侧通孔(403a)、第二侧通孔(403b)和第一半圆孔(403c)；所述第二压块(404)包括第一侧通孔(404a)、第二侧通孔(404b)和第二半圆孔(404c)；

所述第一压块(403)上的所述第一半圆孔(403c)和所述支撑部件(401)上的所述第一半圆孔(402a)构成一个第一圆孔，所述第一圆孔的直径大小和所述第一旋转座(303a)的直径大小一致；

所述第二压块(404)上的所述第二半圆孔(404c)和所述支撑部件(401)上的第二半圆孔(402b)构成一个第二圆孔，所述第二圆孔的直径大小和所述第二旋转座(303b)的直径大小一致。

6.根据权利要求1所述的大口径紧凑型索雷-巴比涅补偿器装置，其中，所述晶体光学元件运动部件(200)的所述承载面(201)上开有一个长孔(206)。

Images