本發明專利技術公開了一種波長分束器，可對包含有寬帶波長的不同波段光進行分束，其特征在于所述波長分束器／合束器包括：透明構件，包括具有至少一個輸入面部分和兩個輸出面部分以及在一平面上配置的分束膜。根據所需的兩個輸出分量間的角度大小確定輸入光束與分束膜所在平面之間的夾角及各個面部分的方向，使得第一輸出面輸出第一輸出分量，第二輸出面輸出第二輸出分量。本發明專利技術同樣可以實現高性能的能量分配分束。本發明專利技術具有高機械穩定性和熱穩定性，體積小，在線調整簡單，插入損耗較低，串音小，分束性能高等優點。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于光學器件領域，具體涉及一種波長分束器/合束器。
技術介紹
隨著科學技術的不斷發展，對光學分束器件的要求也越來越高。光學分束器是能把一束光分成兩束或多束的光學元件，其可以分為波長分束器和能量分束器兩類。能量分束器是指將入射的光束分成不同能量比例的兩束或多束光，其中常見的偏振分束器可以看作是能量分束器的一種，偏振分束器是利用晶體雙折射特性做成的，用以把入射光成分中的兩種不同偏振態的光分開；而波長分束器則用于把不同波長的光分開。現有的波長分束器主要是針對窄帶光的波長分束器并且其并非依據波段來分束，如應用到激光選頻的光柵分束器和應用到光通信領域的棱鏡或光柵分束器以及全光纖的波分復用器等。但在特定系統中其所需的分束器須為滿足特定分開角、結構尺寸、機械及熱穩定性、插入損耗以及串音等嚴格要求的寬帶波長分束器，如用在一種光刻機調焦調平系統中的波長分束器。該系統的主要作用是測量硅片上表面和投影物鏡下表面之間的垂向的相對位置關系，需要有兩個探針(即兩束以波段分束的光束)分別對硅片的上表面和投影物鏡的下表面進行測量，然后計算出二者的相對位置信息。由于硅片表面涂有光刻膠，打到硅片上表面上的光束若為窄帶光則光刻膠的上下表面會形成平板干涉，從而降低該系統的測量精度，為了消除這一干涉效應，打到硅片上表面的光束須為寬帶光束，如波段為700nm～1100nm的光束，由于系統設計的需要，打到投影物鏡下表面的光束應為另一波長或波段的光。利用光譜棱鏡進行波長分束時，對于頂角為α的光譜棱鏡，當入射角i不變時，偏向角θ是折射率n的函數，而由于n是波長λ的函數，故θ隨波長不同而不同，對于一束包含各種波長的復合輻射以i角入射到光譜棱鏡上，通過棱鏡的折射后，各波長由于對應的偏向角θ不同而在空間上被分解了開來，且波長越短，偏向角越大。而利用光柵進行波長分束時，當光柵常數d和入射角i一定時，除零級外，在確定的光譜級中，波長越長的光束衍射角越大，從而不同波長的光可以被光柵分開。由上述敘述可見，利用棱鏡折射率所做波長分束器和利用光柵所做波長分束器不可能做到對一束寬帶光和一束窄帶光以分別確定的偏向角或衍射角進行波段分束。由檢索結果可知，目前尚無滿足此類需求的其他類型的波長分束器。由上文可看出，在某些具體測量場合中，需要設有一種可對包含有寬帶波長的不同波段光進行分束的分束器，它能夠具有高的機械穩定性和熱穩定性，同時需要有體積小，插入損耗較低，串音小，具有很高的分束性能等特點。由于光路的可逆性，此種分束器亦應可作為合束器來使用。
技術實現思路
本專利技術的目的是設計一種波長分束器/合束器以解決對包含有寬帶波長的兩種不同波段光以一定角度分開或合束的問題，滿足在特定系統中對此類分束/合束器件的需求。本專利技術可通過以下技術方案實現一種波長分束器/合束器，包括 透明構件，包括具有至少一個輸入面部分和兩個輸出面部分以及在一平面上配置的分束膜。根據所需的兩個輸出分量間的角度大小確定輸入光束與分束膜所在平面之間的夾角及各個面部分的方向，使得第一輸出面輸出第一輸出分量，第二輸出面輸出第二輸出分量。在第一個實施例中，上述透明構件為兩塊截面為等邊三角形或梯形的棱鏡，所述兩塊棱鏡以其底面對接連接而成且其間鍍有分束膜，棱鏡一包括具有至少一個輸入面和一個輸出面，棱鏡二包括具有至少一個輸出面。在第二個實施例中，上述透明構件可為一塊多面棱鏡，所述多面棱鏡包括具有至少一個輸入面，兩個輸出面和一個反射面。在第三個實施例中，上述透明構件為兩塊多面棱鏡，所述兩塊棱鏡通過底座連接，棱鏡一包括具有至少一個輸入面、兩個輸出面和一個鍍有分束膜的反射面，棱鏡二包括具有至少一個反射面。在第四個實施例中，上述透明構件為兩塊平板透鏡，兩塊平板透鏡通過底座連接，平板透鏡一包含至少一個輸入面，所述輸入面同時亦為兩個輸出分量的輸出面，其上鍍有分束膜，平板透鏡二包含至少一個反射面。上述分束膜為對第一輸出分量高反，對第二輸出分量高透的涂層。上述輸入光束可為兩束不同波段寬帶光或一束寬帶光和一束窄帶光或兩束不同波段窄帶光的耦合。上述輸出面可鍍有一定涂層，所述涂層對其輸出分量高透而對另一輸出分量高反。在第一、第二和第三個實施例中，上述輸入面和各輸出面的方向設置可使輸入光束和各輸出分量垂直通過輸入面和各輸出面。在第一、第三和第四個實施例中，所述連接可以通過膠合連接也可以通過銷釘等機械連接。在第一、第二和第三個實施例中，所述輸入面可鍍有對第一輸出分量和第二輸出分量均為高透的增透膜層。在第二、第三和第四個實施例中，所述反射面可鍍有對其反射的輸出分量高反而對另一輸出分量高透的反射涂層。本專利技術可對包含有寬帶波長的兩種不同波段光以一定角度進行波長分束，同時也可被作為合束器來使用。本專利技術亦可實現高性能的能量分配分束。本專利技術采用一體式的結構設計，具有更高的機械穩定性和熱穩定性，體積小，在線調整簡單。若采用光束的垂直入射和垂直出射以及對輸入面和輸出面鍍不同鍍膜等方式可使得其插入損耗較低，串音小，分束性能高。附圖說明圖1為本專利技術第一實施例的結構示意圖；圖2為本專利技術第二實施例的結構示意圖；圖3為本專利技術第三實施例的結構示意圖；圖4為本專利技術第四實施例的結構示意圖；圖5為依據本專利技術的調焦調平系統的差分測量系統示意圖。具體實施例方式下面結合附圖與實施例進一步說明本專利技術。請參閱圖1，圖1是本專利技術的第一實施例的結構示意圖。圖1中的波長分束器由兩塊截面為等邊三角形的棱鏡，分別為棱鏡11和棱鏡15，以其底面相互對連接而成，且其底面間鍍有分束膜層13。所述對接可以是膠合連接也可以通過銷釘等機械連接。分束膜13為對出射光束1波段高反，對出射光束2波段高透的分束膜層。如圖1所示，兩束不同波段寬帶光或一束寬帶光和一束窄帶光被耦合在一起入射到棱鏡11中到達分束膜13，由于分束膜13對出射光束1波段高反，對出射光束2波段高透，從而分別形成只含有相應波段的出射光束1和只含有相應波段的出射光束2。當入射光束與分束膜13的夾角為α時，出射光束1和出射光束2與分束膜13的夾角均為α，也即出射光束1和出射光束2分開的夾角為2α。根據系統的設計需要確定分束角度的大小2α的大小后，也就確定了入射光線的入射方向，即以與分束膜13夾角為α的方向入射。該實施例還可使光束垂直通過分束器的各面，也即將兩個棱鏡的等腰面與其底面的夾角β設計成90°-α，這樣入射光束和出射光束1和出射光束2都以垂直的方式入射或出射分束器，減少了反射損失，降低了該分束的插入損耗，同時方便該器件的在線調整。該實施例中，可在入射面10上鍍有對出射光束1和出射光束2兩種波段高透的增透膜層，在出射光束1出射的出射面12上鍍有對出射光束1波段高透而對出射光束2波段高反的膜層，在出射光束2出射的出射面14上鍍有對出射光束2的波段高透而對出射光束1高反的膜層，從而可進一步降低該分束器的插入損耗或提高分束效率，降低兩分開光束之間的串音，從而提高了該分束器的分束性能。當兩塊棱鏡的材料和結構相同時，該分束器沒有對兩分開光束引入光程差。通過改變出射面12或出射面14的位置以及兩塊棱鏡材料的折射率之差即可設定兩分開光束的光程差。通過對分束膜13以及對出射面12和出射面14上鍍膜的改變，該分束器同樣可以實現對入射的光束按能量的大小分成本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種波長分束器／合束器，其特征在于，所述波長分束器／合束器包括： 透明構件，包括具有至少一個輸入面部分和兩個輸出面部分以及在一平面上配置的分束膜。根據所需的兩個輸出分量間的角度大小確定輸入光束與分束膜所在平面之間的夾角及各個面部分的方向，使得第一輸出面輸出第一輸出分量，第二輸出面輸出第二輸出分量。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：關俊，
申請(專利權)人：上海微電子裝備有限公司，
類型：發明
國別省市：31[中國|上海]
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