偏振分束光栅的设计和制造

【摘要】：传统的偏振分光器是用自然双折射晶体或者多层介质膜来制作,前者显得大且重,后者制造成本高,难以满足现代光学系统的要求。当光栅周期和光栅深度与入射波长在同一量级时,光栅具有很好的偏振特性。因此,光栅可设计为偏振分束器件。本文设计了两种偏振分束光栅,基石英玻璃的透射光栅和基于镀金的反射光栅。在实验上,制作了反射光栅,并测试了它的性能,实验结果与理论模拟一致。文章的主要工作和成果如下：1.利用模式方法设计了用于532nm激光的石英透射光栅。设计出了四种PBS光栅参数,性能分析表明,透射光栅的衍射效率较高,光栅参数的冗余度好,但是所需要的刻蚀深度较大。2.利用严格耦合波的数值计算,设计出了用于532nm激光的镀金反射光栅。设计的结论是,周期为277.78nm(3600线/mm),深度为90nm的正弦镀金光栅可以把TE光反射到零级,把TM光衍射到-1级。性能分析表明,该光栅是可以在实验上制作出来,而且也满足光栅复制工艺的要求。3.在实验上利用全息曝光、IBE刻蚀和真空镀膜制作出了镀铝反射光栅,测试光栅的相对衍射效率和绝对衍射效率,其绝对衍射效率满足商业要求,相对衍射效率与理论预测的一致。