[发明专利]基于无序的偏振无关变角调谐局域滤光片及其设计方法

摘要

本发明公开了一种基于无序的偏振无关变角调谐局域滤光片及其设计方法，通过改变光的入射角实现通道波长的连续调谐，且通道波长与偏振无关。局域滤光片的设计基于任一非0入射角，通过调节反射器‑腔结构的无序，并以正交偏振强度分离度作为无序调节效果的判据；通过对反射器‑腔结构的无序的多次优化过程，使得通道波长处正交偏振强度分离度都接近0，通道波长外正交偏振强度分离度都接近1，透射性能上体现为通道波长处的正交偏振透过率都接近于1和通道外波长处正交偏振透过率都接近于0。所采用反射器‑腔结构至少对应分层介质结构一种物理实现，可以良好满足不同应用场景的需求。

主权项

一种基于无序的偏振无关变角调谐局域滤光片，其特征在于，以反射器‑腔结构为基础，通过改变光的入射角实现1个或多个通道波长的连续调谐，且通道波长与偏振无关；局域滤光片的入射角设计改变范围为[0,θmax]，则对应的通道波长的调谐范围为[λ(0),λ(θmax)]；选取处于入射角设计改变范围[0,θmax]内任一非0入射角为设计入射角θs；局域滤光片的设计基于θs，通过调节反射器‐腔结构的无序因子，从而确定对应设计入射角θs的反射器的反射系数和/或腔的光学厚度，并以对应设计入射角θs的正交偏振强度分离度作为无序调节效果的判据，获得偏振无关变角调谐局域滤光片；所述反射器‑腔结构包括N+1个反射器(R1,R2,…,RN+1)和N个腔(C1,C2,…,CN)；其中，所述反射器‑腔结构的无序因子包括反射器的无序因子(α1,α2,…,αN+1)和腔的无序因子(β1,β2,…,βN)：和(r1,r2,…,rN+1)分别为入射角为0时有序和无序的反射器‑腔结构中各反射器从左至右的反射系数，和(l1,l2,…,lN)分别为入射角为0时有序和无序的反射器‑腔结构中各腔从左至右的光学厚度；局域滤光片通道波长随入射角变化连续可调，且与偏振无关；对于入射角设计改变范围[0,θmax]内的任一入射角，局域滤光片通道波长的正交偏振强度分离度接近0，正交偏振透过率接近1；通道外波长的正交偏振强度分离度接近1，正交偏振透过率接近0；设定Ξ表示光的任一偏振态，Π表示与Ξ正交的另一种偏振态，则(Ξ,Π)表示光的一对正交偏振基，任意光的偏振态可用以正交偏振基(Ξ,Π)为基准的表达式表示；Ξ偏振强度、Ξ偏振归一化强度和Ξ偏振强度分离度分别是指入射光为Ξ偏振时所对应的强度、归一化强度和强度分离度；Π偏振强度、Π偏振归一化强度和Π偏振强度分离度分别是指入射光为Π偏振时所对应的强度、归一化强度和强度分离度；正交偏振强度分离度包括两组强度分离度，分别是指入射光偏振分别为正交偏振基 (Ξ,Π)之一的Ξ偏振所对应的强度分离度和入射光的偏振为正交偏振基(Ξ,Π)之二的Π偏振所对应的强度分离度；在设计入射角度θs下，对于局域滤光片的任一通道波长或通道外波长λj(θs)的正交偏振强度分离度为：和维度均为(2N+2)×1；其中，(S1,S2,…,S2N+2)为局域滤光片中从左至右的各反射器面；和分别为光左入射到反射器‑腔结构时各个面的Ξ偏振强度和Ξ偏振归一化强度；和分别为光右入射到反射器‑腔结构时各个面的Ξ偏振强度和Ξ偏振归一化强度；和分别为光左入射到反射器‑腔结构时各个面的Π偏振强度和Π偏振归一化强度；和分别为光右入射到反射器‑腔结构时各个面的Π偏振强度和Π偏振归一化强度；是指光左入射到反射器‑腔结构时各个面Ξ偏振强度中的最大强度；是指光右入射到反射器‑腔结构时各个面Ξ偏振强度中的最大强度；是指光左入射到反射器‑腔结构时各个面Π偏振强度中的 最大强度；是指光右入射到反射器‑腔结构时各个面Π偏振强度中的最大强度；所述反射器‑腔结构的强度采用耦合模方程或传输矩阵计算获得。