[实用新型]基于偏振分光镜的分光装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及激光照明、显示领域，特别是应用于激光照明、激光显示及以相干光为光源的光学设备与仪器，具体为一种基于偏振分光镜的分光装置。

背景技术

激光显示技术以其色域宽广、亮度高、饱和度高以及可以更真实再现自然界多姿多彩的颜色世界等优点日益受到人们的关注。

在激光显示中常常需要把激光光束转换成特定形状且强度均匀的光束。常常需要用到复眼照明系统与X分光镜，但X分光镜交叉位置对应的像面上会形成一条暗场区域。在CN 205353467 U专利中采用了分光的解决办法，将原光路划分为四条光路，合理的弥补了X分光镜在投影系统中画面屏幕中心出现暗条纹的缺陷，已经获得了良好的显示效果。不过该专利只是简单把入射光分为若干个区域入射，每束光光学性质可能不同，所以显示效果可以进一步提高。而本装置将一束光通过简单结构分成四束光，每束光光强，波长，偏振等光学性质完全一致，进一步提高了匀场显示效果。此外本装置可以直接和光学衍射元件(DOE)联用，可以输出面积可调的矩形光斑，可以提高复眼透镜覆盖率，也进一步提高了匀场效果，另外DOE代替了透镜扩束系统，降低了系统成本。

无论在激光显示还是激光照明的应用中，常常需要通过扩大照明面积来获得良好的照明和匀场效果，而传统利用单束光进行扩束的方法，例如望远镜扩束系统，随着倍率的提高，尺寸会变得很大，不利于制作和使用，而且效果常常不够理想。而本装置通过简单的光学器件，合理的光路结构，可以获得很大的照明面积，且装置各器件之间距离可调，方便与很多光学系统配合使用。

投影显示系统，特别是液晶投影与LCOS投影显示系统，都工作在偏振光模式，而传统的照明光源均为非偏振光源，所以常常需要和偏振转换器(PCS)联用。本装置直接实现了线偏振光输出，不需要偏振转换器(PCS)，能量利用率得到提高，同时也降低了光学系统的成本。

实用新型内容

本实用新型提供了一种基于偏振分光镜的分光装置，它以简单的结构，扩大了照明面积，获得良好的匀场效果，而且获得线偏振光输出，可以在激光照明、激光显示等领域获得很多应用。

本实用新型是采用如下技术方案实现的：一种基于偏振分光镜的分光装置，包括分光组件，所述分光组件包括偏振分光镜、二分之一波片、全反射镜I、中性分束镜I、全反射镜II、中性分束镜II和全反射镜III；入射光进入偏振分光镜，被分成两束光，反射光为S偏振光，透射光为P偏振光；S偏振光进入到二分之一波片被转换成P偏振光，再由全反射镜I反射，进入中性分束镜I再被分成两束光，其中反射光再经过全反射镜II反射，使方向调整到与透射光一致；P偏振光直接进入中性分束镜II被分成两束光，其中反射光再经过全反射镜III反射，使方向调整到与透射光一致，最终获得了偏振相同，光强相同，方向平行的四束线偏振激光输出。

其中，二分之一波片与偏振分光镜胶合在一起。

其中，建立直角坐标系，全反射镜I、全反射镜II和全反射镜III角度都可调，调整全反射镜I位置至垂直于XOZ平面，与X轴、Z轴分别成45°夹角，调整全反射镜II和全反射镜III位置至垂直于XOY平面，与X轴、Y轴负向分别成45°夹角。

其中，中性分束镜I和中性分束镜II透射和反射比为50/50。

其中，中性分束镜I和中性分束镜II角度也可调，调整中性分束镜I和中性分束镜II位置至垂直于XOY平面，与X轴、Y轴负向分别成45°夹角，与全反射镜II和全反射镜III平行。

其中，偏振分光镜与全反射镜I由机械结构连接，距离可调以满足不同光学系统需要。

其中，全反射镜I与中性分束镜I由机械结构连接，距离可调以满足不同光学系统需要。

其中，中性分束镜I与全反射镜II由机械结构连接，距离可调以满足不同光学系统需要。

其中，偏振分光镜与中性分束镜II由机械结构连接，距离可调以满足不同光学系统需要。

其中，中性分束镜II与全反射镜III由机械结构连接，距离可调以满足不同光学系统需要。

其中，通过增加中性分束镜III，全反射镜IV，中性分束镜IV和全反射镜V，并将它们调整到合适的位置，可以获得六束、八束甚至更多束光，进一步扩大了照明面积。

本实用新型可以通过改变二分之一波片与偏振分光镜胶合位置得到不同偏振光输出态。若二分之一波片胶合在偏振分光镜出射S偏振光的面上，可以获得P偏振光输出；若二分之一波片胶合在偏振分光镜出射P偏振光的面上，可以获得S偏振光输出。