1.一种双轴双折射晶体α‑BTM红外偏振激光合束器,其特征是使用正交相钼酸碲钡晶体制作而成,钼酸碲钡晶体化学式α‑BaTeMo2O9,缩写为α‑BTM,双轴双折射晶体α‑BTM红外偏振激光合束器左边是一个直角三棱镜,右边是一个五棱镜,两部分之间使用10~15μm聚乙烯薄膜做成的外形与合束器的胶合面相同、内呈椭圆形中空的垫层,四周用胶合剂将两部分固定为一个整体,DEFGH平面为直角三棱镜和五棱镜的底面,HI为直角三棱镜的斜边和五棱镜胶合面的斜边;DIH为直角三棱镜的底面,D为三棱镜的直角点,∠HDI为直角,HD为参与合束的一束红外偏振激光在直角三棱镜入射端的底面边;IEFGH为五棱镜的底面,E、G为五棱镜的直角点,∠IEF与∠FGH为直角,FG为参与合束的另一束红外偏振激光在五棱镜入射端的底面边,EF为合束后光在五棱镜出射端的底面边,五棱镜底面上与胶合面的斜边HI相邻的边为IE与GH,相邻的角为∠HIE与∠GHI,且IE=GH和∠HIE=∠GHI,五棱镜底面上两直角之间的钝角为∠EFG,直角三棱镜和五棱镜两部分的晶体取向一致,晶体的x1、x2、x3轴分别为钼酸碲钡晶体中三个主折射率的取向,晶体的x1轴在DEFGH面内且平行于HD和EF边,晶体的x2轴在DEFGH面内且平行于DE边,晶体的x3轴垂直于DEFGH面,合束后光沿x2轴输出,直角三棱镜中较小的锐角θ定义为合束器的结构角,合束器各边、各角的取值及与结构角的关系如下:
HD=EF=FG (1)IE=GH=HD×tg(90°‑2θ) (2)∠HDI=∠IEF=∠FGH=90° (3)∠HIE=∠GHI=90°+θ (4)∠EFG=180°‑2θ (5)合束器的两个入射端面与合成光束的出射端面设计为正方形,因此双轴双折射晶体α‑2
BTM红外偏振激光合束器通光面的面积均为(HD) 。
2.根据权利要求1所述的双轴双折射晶体α‑BTM红外偏振激光合束器,其特征是双轴双折射晶体α‑BTM红外偏振激光合束器结构角θ的确定方法如下:θ=βc+α (6)式中,βc是以FG为底面边的入射端面入射经全反射参与合束的S振动偏振光束在合束器‑1
内全反射的临界角,且βc=sin (1/n3),n3是α‑BTM晶体中光矢量沿x3轴振动线偏光的折射率,α是为了确保以FG为底面边的入射端面入射的S振动偏振光束全反射的余量角度,α的取值范围是0.1°~1.0°。
3.根据权利要求2所述的双轴双折射晶体α‑BTM红外偏振激光合束器,其特征是设计参数确定方法包括如下步骤:
(1)针对合束偏振激光的波长λ,根据α‑BTM晶体折射率n3的色散公式
2 2 2
n3=4.711163+0.119856/(λ‑0.061800)‑0.015226λ得出n3,进而得出全反射的临界角βc;
(2)确定全反射余量角度α的取值,由(6)式得出双轴双折射晶体α‑BTM红外偏振激光合束器的结构角θ;
(3)根据偏振激光的光束直径Φ,取HD=EF=FG≥Φ/0.75,(4)根据确定的结构角θ和HD,由(2)、(4)和(5)得出IE和GH的长度以及∠HIE、∠GHI和∠EFG的数值。
4.根据权利要求1所述的双轴双折射晶体α‑BTM红外偏振激光合束器,其特征是所述红外偏振激光合束器使用的光谱范围为:1.0~5.0μm。