DE10315688B4 - Thin-polarization beam splitter - Google Patents

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DE10315688B4 DE2003115688 DE10315688A DE10315688B4 DE 10315688 B4 DE10315688 B4 DE 10315688B4 DE 2003115688 DE2003115688 DE 2003115688 DE 10315688 A DE10315688 A DE 10315688A DE 10315688 B4 DE10315688 B4 DE 10315688B4
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Abstract

Polarisationsstrahlteiler (1) aus zwei 90°-Prismen (2) mit einer Brechzahl nP und einem zwischen den Hypotenusenflächen der Prismen (2) angeordneten Interferenzschichtsystem (3), bei dem
– im Interferenzschichtsystem (3) eine Schicht aus einem Material H mit einer Brechzahl nH > nP und eine Schicht aus einem Material L mit einer Brechzahl nL < nP alternierend aufeinander folgen und zur Verbindung der beiden Prismen (2) und des Interferenzschichtsystems (3) miteinander mindestens eine Schicht (4) aus einem optischen Kitt mit einer Brechzahl nL < nKitt < nP < nH vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet, daß in Einstrahlrichtung an der Eintrittsfläche (5) des ersten Prismas beginnend folgender Aufbau vorgesehen ist: erstes Prisma aus Glas SF57 – Interferenzschichtsystem aus 37 Schichten – optischer Kitt – zweites Prisma aus Glas SF57, und
– das Interferenzschichtsystem (3) für den blauen Spektralbereich (400 nm bis 500 nm) ausgelegt ist mit der Schichtfolge wie nachstehend ausgeführt, wobei jeweils...A polarization beam splitter (1) comprising two 90 ° prisms (2) with a refractive index n P and an interference layer system (3) arranged between the hypotenuse surfaces of the prisms (2), in which
- In the interference layer system (3) a layer of a material H with a refractive index n H > n P and a layer of a material L with a refractive index n L <n P alternately follow each other and for connecting the two prisms (2) and the interference layer system (3) at least one layer (4) of an optical cement having a refractive index n L <n Kitt <n P <n H is provided with one another,
characterized in that the following structure is provided in the direction of incidence at the entrance surface (5) of the first prism: first prism made of glass SF57 - interference layer system of 37 layers - optical putty - second prism made of glass SF57, and
- The interference layer system (3) for the blue spectral range (400 nm to 500 nm) is designed with the layer sequence as follows, wherein in each case ...

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Polarisationsstrahlteiler aus zwei 90°-Prismen mit einer Brechzahl nP und einem zwischen den Hypotenusenflächen der Prismen angeordneten Interferenzschichtsystem, bei dem im Interferenzschichtsystem eine Schicht aus einem Material H mit einer Brechzahl nH > nP und eine Schicht aus einem Material L mit einer Brechzahl nL < nP alternierend aufeinander folgen und zur Verbindung der beiden Prismen und des Interferenzschichtsystems miteinander mindestens eine Schicht aus einem optischen Kitt mit einer Brechzahl nL < nKitt < nP < nH vorgesehen ist.The invention relates to a polarization beam splitter comprising two 90 ° prisms with a refractive index n P and an interference layer system arranged between the hypotenuse surfaces of the prisms, wherein in the interference layer system a layer of a material H with a refractive index n H > n P and a layer of A material L with a refractive index n L <n P alternately follow one another and at least one layer of an optical cement having a refractive index n L <n Kitt <n P <n H is provided for connecting the two prisms and the interference layer system.

Bei Polarisationsstrahlteilern erfolgt die Trennung eines einfallenden Lichtbündels in ein zur Einfallsrichtung des Lichtbündels parallel und ein dazu senkrecht polarisiertes Teilbündel. Dabei sind zwei Prinzipien bekannt, nach denen die Polarisationstrennung erfolgt: einmal in Abhängigkeit von der Brechzahl der Materialien, aus denen eine Teilerschicht bzw. ein Teilerschichtsystem besteht, zum anderen durch gestörte Totalreflexion innerhalb eines Interferenzschichtsystems.at Polarization beam splitters is the separation of an incident light beam in a direction parallel to the direction of incidence of the light beam and perpendicular thereto polarized partial bundle. Two principles are known according to which the polarization separation takes place: once in dependence from the refractive index of the materials making up a divider layer or a divider layer system, on the other hand by disturbed total reflection within an interference layer system.

Die Erfindung ist dem Gebiet der Polarisationsstrahlteiler zuzuordnen, bei denen die Teilung nach dem erstgenannten Prinzip erfolgt. Derartige Polarisationsstrahlteiler zeigen eine starke Abhängigkeit des parallel polarisierten Lichtanteils vom Einfallswinkel des in den Polarisationsstrahlteiler eintretenden Lichtbündels, was zur Folge hat, daß derartiger Strahlteiler für verschiedene neuere technische Entwicklungen nicht oder nur bedingt anwendbar sind, was insbesondere für die Anwendung in Kombination mit reflektierenden Flüssigkristalldisplays (LCoS) zutrifft, die beispielsweise in Projektionssystemen genutzt werden.The Invention is to be assigned to the field of polarization beam splitters, in which the division takes place according to the former principle. Such polarization beam splitter show a strong dependence of the parallel polarized light component from the angle of incidence of in the light beam entering the polarization beam splitter, which entails that such Beam splitter for various recent technical developments are not or only conditionally are applicable, which in particular for the application in combination with reflective liquid crystal displays (LCoS) applies, which are used for example in projection systems.

Ein Polarisationsstrahlteiler dieser Art ist beispielsweise beschrieben in US 2,403,731 . Die beiden aus diesem Polarisationsstrahlteiler austretenden Teilbündel schließen einen Winkel von 90° miteinander ein. Der bei der Teilung erzielbare Kontrast, der dem Verhältnis des Anteils an p-polarisiertem Licht TP zu dem Anteil an s-polarisiertem Licht TS entspricht, sowie die Intensität des p-polarisierten Lichts TP werden im wesentlichen durch den Einfallswinkel, unter dem das einfallende Lichtbündel auf das Interferenzschichtsystem trifft, bestimmt.A polarization beam splitter of this kind is described, for example, in US Pat US 2,403,731 , The two partial beams emerging from this polarization beam splitter enclose an angle of 90 ° with one another. The recoverable at the division contrast, the polarized p-the ratio of the proportion of p-polarized light T P to the proportion of s-polarized light T S corresponds, as well as the intensity of the light T P are essentially determined by the angle of incidence at the the incident light beam strikes the interference layer system.

In US 2002/0089648 A1 wird ein weiterer Polarisationsstrahlteiler beschrieben, der aus verkitteten Prismen zusammengesetzt ist und dessen den Strahl teilenden Polarisationsschichten aus Siliziumoxid, Aluminiumoxid und Titanoxid bestehen. Nachteilig ist hier die Verwendung von mehr als zwei Materialien für den Schichtaufbau.In US 2002/0089648 A1 describes another polarization beam splitter, which is composed of cemented prisms and whose the beam dividing polarization layers of silicon oxide, aluminum oxide and titanium oxide. The disadvantage here is the use of more as two materials for the layer structure.

Eine wesentliche Ursache für die eingeschränkte Anwendbarkeit der bisher bekannten Polarisationsstrahlteiler dieser Art ist die nur begrenzt zulässige Abweichung von einem vorgegebenen Einfallswinkel.A essential cause for the limited Applicability of the previously known polarization beam splitter this Kind is the only limited permissible Deviation from a given angle of incidence.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Polarisationsstrahlteiler der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß ein hoher Kontrast und eine hohe Transmission des p-polarisierten Lichts TP über einen möglichst breiten Einfallswinkelbereich erzielt wird.On this basis the invention has the object of developing a polarization beam splitter of the type mentioned such that a high contrast and a high transmission of p-polarized light of the P T is obtained over a wide as possible range of incident angles.

Erfindungsgemäß ist für einen blauen Spektralbereich (400 nm bis 500 nm) vorgesehen, daß in Einstrahlrichtung an der Eintrittsfläche des ersten Prismas beginnend folgender Aufbau vorgesehen ist: erstes Prisma aus Glas SF57 – Interferenzschichtsystem aus 37 Schichten – optischer Kitt – zweites Prisma aus Glas SF57, und das Interferenzschichtsystem mit der Schichtfolge wie nachstehend ausgeführt ist, wobei jeweils die Schichtdicke in Nanometer neben dem zugeordneten Material L bzw. H angegeben ist: 74.8L, 44.1H, 154.4L, 42.4H, 140.0L, 50.7H, 134.3L, 52.0H, 142.9L, 52.3H, 139.2L, 52.6H, 145.9L, 54.1H, 157.2L, 48.8H, 169.5L, 56.1H, 142.3L, 52.0H, 106.1L, 160.7H, 141.8L, 39.9H, 150.6L, 158.1H, 147.2L, 36.5H, 171.4L, 158.1H, 157.2L, 34.5H, 166.0L, 154.4H, 143.8L, 162.0H, 87.5L, und wobei als Material L Quarz SiO2 mit der Brechzahl nL=1.471 und als Material H Tantalpentoxid Ta2O5 mit der Brechzahl nH = 2.126 vorgesehen sind.According to the invention, the following structure is provided for a blue spectral range (400 nm to 500 nm) starting from the entrance surface of the first prism in the direction of irradiation: first prism of glass SF57 - interference layer system of 37 layers - optical putty - second prism of glass SF57, and the layered layer interference layer system as set forth below, wherein the layer thickness in nanometers is indicated next to the respective material L and H, respectively: 74.8L, 44.1H, 154.4L, 42.4H, 140.0L, 50.7H, 134.3L, 52.0 H, 142.9L, 52.3H, 139.2L, 52.6H, 145.9L, 54.1H, 157.2L, 48.8H, 169.5L, 56.1H, 142.3L, 52.0H, 106.1L, 160.7H, 141.8L, 39.9H, 150.6L, 158.1H, 147.2L, 36.5H, 171.4L, 158.1H, 157.2L, 34.5H, 166.0L, 154.4H, 143.8L, 162.0H, 87.5L, and where as the material L is quartz SiO 2 with refractive index n L = 1.471 and as material H tantalum pentoxide Ta 2 O 5 with the refractive index n H = 2.126 are provided.

Erfindungsgemäß ist für einen grünen Spektralbereich (500 nm bis 600 nm) vorgesehen, daß in Einstrahlrichtung an der Eintrittsfläche des ersten Prismas beginnend folgender Aufbau vorgesehen ist: erstes Prisma aus Glas SF57 – Interferenzschichtsystem aus 27 Schichten – optischer Kitt – zweites Prisma aus Glas SF57, und das Interferenzschichtsystem mit der Schichtfolge wie nachstehend ausgeführt, wobei jeweils die Schichtdicke in Nanometer neben dem zugeordneten Material L bzw. H angegeben ist: 79.2H, 97.0L, 44.8H, 128.OL, 60.1H, 105.5L, 57.5H, 199.2L, 42.2H, 242.9L, 43.8H, 222.8L, 50.8H, 201.6L, 44.8H, 278.9L, 36.4H, 199.3L, 267.4H, 41.6L, 144.1H, 114.2L, 31.4H, 101.1L, 31.9H, 79.9L, 122.0H, und wobei als Material L Quarz SiO2 mit der Brech zahl nL = 1.471 und als Material H Titanoxid TiO2 mit der Brechzahl nH = 2.392 vorgesehen sind.According to the invention, the following structure is provided for a green spectral range (500 nm to 600 nm) beginning at the entrance surface of the first prism: first prism of glass SF57 - interference layer system of 27 layers - optical putty - second prism of glass SF57, and the layered layer interference layer system as set forth below, wherein the layer thickness in nanometers is indicated next to the respective material L and H, respectively: 79.2H, 97.0L, 44.8H, 128.OL, 60.1H, 105.5L, 57.5H, 199.2 L, 42.2H, 242.9L, 43.8H, 222.8L, 50.8H, 201.6L, 44.8H, 278.9L, 36.4H, 199.3L, 267.4H, 41.6L, 144.1H, 114.2L, 31.4H, 101.1L, 31.9H, 79.9L, 122.0H, and wherein as the material L quartz SiO 2 with the refractive index n L = 1,471 and titanium oxide as the material H TiO 2 having the refractive index n H = 2.392 are provided.

Erfindungsgemäß ist für einen roten Spektralbereich (600 nm bis 700 nm) vorgesehen, daß in Einstrahlrichtung an der Eintrittsfläche des ersten Prismas beginnend folgender Aufbau vorgesehen ist: erstes Prisma aus Glas SF57 – Interferenzschichtsystem aus 27 Schichten – optischer Kitt – zweites Prisma aus Glas SF57, das Interferenzschichtsystem mit der Schichtfolge wie nachstehend ausgeführt, wobei jeweils die Schichtdicke in Nanometer neben dem zugeordneten Material L bzw. H angegeben ist: 118.4H, 231.8L, 36.7H, 347.0L, 38.0H, 327.0L, 51.7H, 255.3L, 55.8H, 271.4L, 48.5H, 321.0L, 65.3H, 162.3L, 81.6H, 119.4L, 246.0H, 101.2L, 88.0H, 130.6L, 70.3H, 122.1L, 87.2H, 48.0L, 84.2H, 93.6L, 115.5H, und wobei als Material L Quarz SiO2 mit der Brechzahl nL = 1.471 und als Material H Titanoxid TiO2 mit der Brechzahl nH = 2.392 vorgesehen sind.According to the invention, it is provided for a red spectral range (600 nm to 700 nm) that, starting in the direction of irradiation, the following structure is provided at the entrance surface of the first prism: first glass prism SF57 - 27 layer interference layer system - optical putty - second glass prism SF57, the interfacial layer layer interference system as set out below, where the nanometer layer thickness is given next to the associated material L or H: 118.4H, 231.8 L, 36.7H, 347.0L, 38.0H, 327.0L, 51.7H, 255.3L, 55.8H, 271.4L, 48.5H, 321.0L, 65.3H, 162.3L, 81.6H, 119.4L, 246.0H, 101.2L, 88.0H, 130.6L, 70.3H, 122.1L, 87.2H, 48.0L, 84.2H, 93.6L, 115.5H, and wherein as material L quartz SiO 2 with the refractive index n L = 1.471 and as material H titanium oxide TiO 2 with the refractive index n H = 2.392 are provided.

Mit diesem zwischen den Hypotenusenflächen angeordneten Interferenzschichtsystem wird erreicht, daß die Abhängigkeit des Kontrastes vom Einfallswinkel, d.h. des Anteils an p-polarisiertem Licht relativ zum Anteil an s-polarisiertem Licht im Vergleich zu den bisher bekannten Polarisationsstrahlteilern wesentlich unkritischer ist.With this interference layer system arranged between the hypotenuse surfaces is achieved that the dependence the contrast of the angle of incidence, i. the proportion of p-polarized light relative to the proportion of s-polarized light compared to the previously known polarization beam splitters much less critical is.

Je nach Anwendungsfall bzw. Einsatzgebiet des erfindungsgemäßen Polarisationsstrahlteilers für verschiedene Spektralbereiche, wie z.B. blau (400 nm bis 500 nm), grün (500 nm bis 600 nm), rot (600 nm bis 700 nm) sowie bis in den nahen UV-Bereich kann eine entsprechende Schichtabfolge festgelegt werden. Die festzulegende Schichtabfolge erhält man – ausgehend von einer Start-Schichtabfolge – üblicherweise im Ergebnis einer rechnergestützten Optimierung.ever according to application or field of application of the polarization beam splitter according to the invention for different Spectral regions, e.g. blue (400 nm to 500 nm), green (500 nm up to 600 nm), red (600 nm to 700 nm) as well as into the near UV range a corresponding layer sequence can be defined. The to be determined Layer sequence is obtained - starting from a start-shift sequence - usually as a result of a computer-aided optimization.

Für die Prismen werden vorzugsweise bekannte optische Gläser verwendet, die eine hohe Brechzahl aufweisen, wie SF57 mit einer Brechzahl nP = 1.854 bei der Wellenlänge von 550 nm. Vorzugsweise wird ein optischer Kitt mit einer Brechzahl nKitt = 1.62 verwendet.For the prisms known optical glasses are preferably used, which have a high refractive index, such as SF57 with a refractive index n P = 1.854 at the wavelength of 550 nm. Preferably, an optical cement with a refractive index n putty = 1.62 is used.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, daß für eine spektrale Bandbreite von bis zu 100 nm der Kontrast des Polarisationsstrahlteilers optimierbar ist, d.h., daß für Licht in einem Wellenlängenbereich bis zu 100 nm der als Verhältnis TP/TS bestimmte Kontrast über dem gewünschten Wert von 1000 liegt. Der Einfallswinkel a des in den Polarisationsstrahlteiler einfallenden Lichtbündels beim Übergang von Luft in das Eintrittsprisma kann in einem Bereich von α = 0° ± 15° variieren. Damit ergibt sich im Vergleich zum Stand der Technik eine Erhöhung/Erweiterung um mindestens einen Faktor 10 für 8° ≤ α ≤ 15° bzw. –8° ≥ α ≥ –15°.The essential advantage of the invention is that for a spectral bandwidth of up to 100 nm, the contrast of the polarization beam splitter can be optimized, that is, for light in a wavelength range up to 100 nm, the ratio determined as T P / T S contrast above the desired Value is 1000. The angle of incidence a of the light beam incident in the polarization beam splitter upon the passage of air into the entrance prism may vary within a range of α = 0 ° ± 15 °. This results in an increase / increase by at least a factor of 10 compared to the prior art for 8 ° ≤ α ≤ 15 ° or -8 ° ≥ α ≥ -15 °.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:following The invention will be explained in more detail with reference to embodiments. In the associated Drawings show:

1 den schematischen Aufbau eines Polarisationsstrahlteilers mit einem Interferenzschichtsystem, 1 the schematic structure of a polarization beam splitter with an interference layer system,

2 beispielhaft die Kontrastverhältnisse an einem erfindungsgemäßen Polarisationsstrahlteiler für α = 0°, α = +12° und α = –12°. 2 exemplifies the contrast ratios of a polarization beam splitter according to the invention for α = 0 °, α = + 12 ° and α = -12 °.

3 beispielhaft die Transmisionsverhältnisse für p-polarisiertes Licht TP an einem erfindungsgemäßen Polarisationsstrahlteiler für α = 0°, α = +12° und α = –12°. 3 for example, the transmission ratios for p-polarized light T P to a polarization beam splitter according to the invention for α = 0 °, α = + 12 ° and α = -12 °.

Der Polarisationsstrahlteiler 1 in 1 besteht aus zwei 90°-Prismen 2, zwischen denen ein Interferenzschichtsystem 3 angeordnet ist, wobei die Schicht 4 aus dem optischen Kitt beispielhaft zwischen der Hypotenusenfläche eines der 90°-Prismen 2 und der ersten äußeren Schicht des Interferenzschichtsystems 3 angeordnet ist.The polarization beam splitter 1 in 1 consists of two 90 ° prisms 2 , between which an interference layer system 3 is arranged, wherein the layer 4 from the optical cement, for example, between the hypotenuse surface of one of the 90 ° prisms 2 and the first outer layer of the interference layer system 3 is arranged.

Das zu teilende Lichtbündel L tritt unter einem Winkel α = 0° ± 15° durch die Eintrittsfläche 5 in den Polarisationsstrahlteiler 1 ein.The light beam L to be split passes through the entrance surface at an angle α = 0 ° ± 15 ° 5 in the polarization beam splitter 1 one.

Das durchgehende p-polarisierte Licht TP ist senkrecht zum reflektierten s-polarisierten Licht Rs ausgerichtet. In gleicher Weise ist durchgehendes s-polarisiertes Licht Ts senkrecht zum reflektierten p-polarisierten Licht RP ausgerichtet.The continuous p-polarized light T P is oriented perpendicular to the reflected s-polarized light R s . In the same way, continuous s-polarized light T s is oriented perpendicular to the reflected p-polarized light R p .

In 2 sind beispielhaft die Kontrastverhältnisse dargestellt, die mit einem erfindungsgemäß ausgeführten Polarisationsstrahlteiler für die Einfallswinkel α = 0°, α = +12° und α = –12° in Abhängigkeit von der Wellenlänge erzielt werden.In 2 For example, the contrast ratios are shown, which are achieved with a polarization beam splitter according to the invention for the angles of incidence α = 0 °, α = + 12 ° and α = -12 ° as a function of the wavelength.

3 zeigt die Transmisionsverhältnisse für p-polarisiertes Licht TP an dem erfindungsgemäßen Polarisationsstrahl teiler für die Einfallswinkel α = 0°, α = +12° und α = –12° in Abhängigkeit von der Wellenlänge. 3 shows the Transmisionsverhältnisse for p-polarized light T P on the polarization beam according to the invention divider for the angle of incidence α = 0 °, α = + 12 ° and α = -12 ° as a function of wavelength.

Nachfolgend werden drei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Polarisationsstrahlteilers für unterschiedliche Spektralbereiche angegeben.following become three embodiments the polarization beam splitter according to the invention for different Specified spectral ranges.

Erstes Ausführungsbeispiel:First embodiment:

Ein Polarisationsstrahlteiler, bei dem das Interferenzschichtsystem (3) für den blauen Spektralbereich (400 nm bis 500 nm) ausgelegt ist mit folgendem Aufbau:

  • – Prisma aus Glas SF57 – Interferenzschichtsystem aus 37 Schichten – optischer Kitt – Prisma aus Glas SF57,
  • – als Material L Quartz SiO2 mit der Brechzahl nL = 1.471 und als Material H Tantalpentoxid Ta2O5 mit der Brechzahl nH = 2.126 vorgesehen sind und
  • – die Schichtfolge wie nachstehend ausgeführt ist, wobei jeweils die Schichtdicke in Nanometer neben dem zugeordneten Material L bzw. H angegeben ist: 74.8L, 44.1H, 154.4L, 42.4H, 140.0L, 50.7H, 134.3L, 52.0H, 142.9L, 52.3H, 139.2L, 52.6H, 145.9L, 54.1H, 157.2L, 48.8H, 169.5L, 56.1H, 142.3L, 52.0H, 106.1L, 160.7H, 141.8L, 39.9H, 150.6L, 158.1H, 147.2L, 36.5H, 171.4L, 158.1H, 157.2L, 34.5H, 166.0L, 154.4H, 143.8L, 162.0H, 87.5L.
A polarization beam splitter in which the interference layer system ( 3 ) is designed for the blue spectral range (400 nm to 500 nm) with the following structure:
  • - Glass prism SF57 - Interference layer system of 37 layers - Optical putty - Glass prism SF57,
  • As material L quartz SiO 2 with the refractive index n L = 1.471 and as material H tantalum pentoxide Ta 2 O 5 with the refractive index n H = 2.126 are provided and
  • The layer sequence is carried out as given below, the layer thickness in nanometers being given in each case alongside the assigned material L or H: 74.8 L, 44.1 H, 154.4 L, 42.4 H, 140.0 L, 50.7 H, 134.3 L, 52.0 H, 142.9 L, 52.3H, 139.2L, 52.6H, 145.9L, 54.1H, 157.2L, 48.8H, 169.5L, 56.1H, 142.3L, 52.0H, 106.1L, 160.7H, 141.8L, 39.9H, 150.6L, 158.1H, 147.2L, 36.5H, 171.4L, 158.1H, 157.2L, 34.5H, 166.0L, 154.4H, 143.8L, 162.0H, 87.5L.

Zweites Ausführungsbeispiel:Second embodiment:

Ein Polarisationsstrahlteiler mit einem für den grünen Spektralbereich ausgelegten Interferenzschichtsystem mit folgendem Aufbau:

  • – Prisma aus Glas SF57 – Interferenzschichtsystem aus 27 Schichten – optischer Kitt – Prisma aus Glas SF57,
  • – als Material L Quartz SiO2 mit der Brechzahl nL = 1.471 und als Material H Titanoxid TiO2 mit der Brechzahl nH = 2.392 vorgesehen sind und
  • – die Schichtfolge wie nachstehend ausgeführt ist, wobei jeweils die Schichtdicke in Nanometer neben dem zugeordneten Material L bzw. H angegeben ist: 79.2H, 97.0L, 44.8H, 128.OL, 60.1H, 105.5L, 57.5H, 199.2L, 42.2H, 242.9L, 43.8H, 222.8L, 50.8H, 201.6L, 44.8H, 278.9L, 36.4H, 199.3L, 267.4H, 41.6L, 144.1H, 114.2L, 31.4H, 101.1L, 31.9H, 79.9L, 122.0H.
A polarization beam splitter having an interference layer system designed for the green spectral range with the following structure:
  • - Glass prism SF57 - Interference layer system of 27 layers - Optical putty - Glass prism SF57,
  • As material L quartz SiO 2 with the refractive index n L = 1.471 and as material H titanium oxide TiO 2 with the refractive index n H = 2.392 are provided and
  • The layer sequence is carried out as follows, with the layer thickness in nanometers in each case being indicated next to the assigned material L or H: 79.2H, 97.0L, 44.8H, 128.OL, 60.1H, 105.5L, 57.5H, 199.2L, 42.2H, 242.9L, 43.8H, 222.8L, 50.8H, 201.6L, 44.8H, 278.9L, 36.4H, 199.3L, 267.4H, 41.6L, 144.1H, 114.2L, 31.4H, 101.1L, 31.9H , 79.9L, 122.0H.

Drittes Ausführungsbeispiel:Third embodiment:

Polarisationsstrahlteiler mit einem für den roten Spektralbereich (600 nm bis 700 nm) ausgelegten Interferenzschichtsystem mit folgendem Rufbau:

  • – Prisma aus Glas SF57 – Interferenzschichtsystem aus 27 Schichten – optischer Kitt – Prisma aus Glas SF57,
  • – als Material L Quartz SiO2 mit der Brechzahl nL = 1.471 und als Material H Titanoxid TiO2 mit der Brechzahl nH = 2.392 vorgesehen sind und
  • – die Schichtfolge wie nachstehend ausgeführt ist, wobei jeweils die Schichtdicke in Nanometer neben dem zugeordneten Material L bzw. H angegeben ist: 118.4H, 231.8L, 36.7H, 347.0L, 38.OH, 327.0L, 51.7H, 255.3L, 55.8H, 271.4L, 48.5H, 321.0L, 65.3H, 162.3L, 81.6H, 119.4L, 246.0H, 101.2L, 88.0H, 130.6L, 70.3H, 122.1L, 87.2H, 48.0L, 84.2H, 93.6L, 115.5H.
Polarization beam splitter with an interference layer system designed for the red spectral range (600 nm to 700 nm) with the following structure:
  • - Glass prism SF57 - Interference layer system of 27 layers - Optical putty - Glass prism SF57,
  • As material L quartz SiO 2 with the refractive index n L = 1.471 and as material H titanium oxide TiO 2 with the refractive index n H = 2.392 are provided and
  • The layer sequence is carried out as follows, the layer thickness in each case being specified in nanometer next to the assigned material L or H: 118.4H, 231.8L, 36.7H, 347.0L, 38.OH, 327.0L, 51.7H, 255.3L, 55.8H, 271.4L, 48.5H, 321.0L, 65.3H, 162.3L, 81.6H, 119.4L, 246.0H, 101.2L, 88.0H, 130.6L, 70.3H, 122.1L, 87.2H, 48.0L, 84.2H , 93.6L, 115.5H.

Das in den drei Ausführungsbeispielen für die Prismen verwendete Glas SF57 hat eine Brechzahl nP = 1.854 bei einer Wellenlänge von 550 nm. Der für die Schicht 4 verwendete Kitt hat eine Brechzahl nKitt = 1.62.The glass SF57 used in the three embodiments for the prisms has a refractive index n P = 1.854 at a wavelength of 550 nm 4 used putty has a refractive index n putty = 1.62.

11
PolarisationsstrahlteilerPolarization beam splitter
22
90°-Prismen90 ° prisms
33
InterferenzschichtsystemInterference coating system
44
Schicht aus optischem Kittlayer made of optical cement
55
Eintrittsflächeentry surface
LL
einfallendes Lichtbündelincident light beam
TP T P
durchgehendes Licht, p-polarisiertcontinuous Light, p-polarized
TS T S
durchgehendes Licht, s-polarisiertcontinuous Light, s-polarized
RP R P
reflektiertes Licht, p-polarisiertreflected Light, p-polarized
RS R S
reflektiertes Licht, s-polarisiertreflected Light, s-polarized

Claims (4)

Polarisationsstrahlteiler (1) aus zwei 90°-Prismen (2) mit einer Brechzahl nP und einem zwischen den Hypotenusenflächen der Prismen (2) angeordneten Interferenzschichtsystem (3), bei dem – im Interferenzschichtsystem (3) eine Schicht aus einem Material H mit einer Brechzahl nH > nP und eine Schicht aus einem Material L mit einer Brechzahl nL < nP alternierend aufeinander folgen und zur Verbindung der beiden Prismen (2) und des Interferenzschichtsystems (3) miteinander mindestens eine Schicht (4) aus einem optischen Kitt mit einer Brechzahl nL < nKitt < nP < nH vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in Einstrahlrichtung an der Eintrittsfläche (5) des ersten Prismas beginnend folgender Aufbau vorgesehen ist: erstes Prisma aus Glas SF57 – Interferenzschichtsystem aus 37 Schichten – optischer Kitt – zweites Prisma aus Glas SF57, und – das Interferenzschichtsystem (3) für den blauen Spektralbereich (400 nm bis 500 nm) ausgelegt ist mit der Schichtfolge wie nachstehend ausgeführt, wobei jeweils die Schichtdicke in Nanometer neben dem zugeordneten Material L bzw. H angegeben ist: 74.8L, 44.1H, 154.4L, 42.4H, 140.0L, 50.7H, 134.3L, 52.0H, 142.9L, 52.3H, 139.2L, 52.6H, 145.9L, 54.1H, 157.2L, 48.8H, 169.5L, 56.1H, 142.3L, 52.0H, 106.1L, 160.7H, 141.8L, 39.9H, 150.6L, 158.1H, 147.2L, 36.5H, 171.4L, 158.1H, 157.2L, 34.5H, 166.0L, 154.4H, 143.8L, 162.0H, 87.5L, und wobei – als Material L Quarz SiO2 mit der Brechzahl nL = 1.471 und als Material H Tantalpentoxid Ta2O5 mit der Brechzahl nH = 2.126 vorgesehen sind.Polarization beam splitter ( 1 ) from two 90 ° prisms ( 2 ) having a refractive index n P and one between the hypotenuse surfaces of the prisms ( 2 ) arranged interference layer system ( 3 ), in which - in the interference layer system ( 3 ) a layer of a material H with a refractive index n H > n P and a layer of a material L with a refractive index n L <n P alternately follow each other and for connecting the two prisms ( 2 ) and the interference layer system ( 3 ) at least one layer ( 4 ) made of an optical cement having a refractive index n L <n Kitt <n P <n H , characterized in that in the direction of irradiation at the entrance surface ( 5 ) of the first prism starting from the following structure: first prism of glass SF57 - interference layer system of 37 layers - optical putty - second prism of glass SF57, and - the interference layer system ( 3 ) is designed for the blue spectral range (400 nm to 500 nm) with the layer sequence as explained below, wherein the layer thickness in nanometers is in each case given in addition to the assigned material L or H: 74.8L, 44.1H, 154.4L, 42.4H, 140.0L, 50.7H, 134.3L, 52.0H, 142.9L, 52.3H, 139.2L, 52.6H, 145.9L, 54.1H, 157.2L, 48.8H, 169.5L, 56.1H, 142.3L, 52.0H, 106.1L , 160.7H, 141.8L, 39.9H, 150.6L, 158.1H, 147.2L, 36.5H, 171.4L, 158.1H, 157.2L, 34.5H, 166.0L, 154.4H, 143.8L, 162.0H, 87.5L, and where - as material L quartz SiO 2 with the refractive index n L = 1.471 and as material H tantalum pentoxide Ta 2 O 5 with the refractive index n H = 2.126 are provided. Polarisationsstrahlteiler (1) aus zwei 90°-Prismen (2) mit einer Brechzahl nP und einem zwischen den Hypotenusenflächen der Prismen (2) angeordneten Interferenzschichtsystem (3), bei dem – im Interferenzschichtsystem (3) eine Schicht aus einem Material H mit einer Brechzahl nH > nP und eine Schicht aus einem Material L mit einer Brechzahl nL < nP alternierend aufeinander folgen und zur Verbindung der beiden Prismen (2) und des Interferenzschichtsystems (3) miteinander mindestens eine Schicht (4) aus einem optischen Kitt mit einer Brechzahl nL < nKitt < nP < nH vorgesehen ist, dadurch gekennzeichaet, daß in Einstrahlrichtung an der Eintrittsfläche (5) des ersten Prismas beginnend folgender Aufbau vorgesehen ist: erstes Prisma aus Glas SF57 – Interferenzschichtsystem aus 27 Schichten – optischer Kitt – zweites Prisma aus Glas SF57, und – das Interferenzschichtsystem (3) für den grünen Spektralbereich (500 nm bis 600 nm) ausgelegt ist mit der Schichtfolge wie nachstehend ausgeführt, wobei jeweils die Schichtdicke in Nanometer neben dem zugeordneten Material L bzw. H angegeben ist: 79.2H, 97.0L, 44.8H, 128.OL, 60.1H, 105.5L, 57.5H, 199.2L, 42.2H, 242.9L, 43.8H, 222.8L, 50.8H, 201.6L, 44.8H, 278.9L, 36.4H, 199.3L, 267.4H, 41.6L, 144.1H, 114.2L, 31.4H, 101.1L, 31.9H, 79.9L, 122.0H, und wobei – als Material L Quarz SiO2 mit der Brechzahl nL = 1.471 und als Material H Titanoxid TiO2 mit der Brechzahl nH = 2.392 vorgesehen sind.Polarization beam splitter ( 1 ) from two 90 ° prisms ( 2 ) having a refractive index n P and one between the hypotenuse surfaces of the prisms ( 2 ) arranged interference layer system ( 3 ), in which - in the interference layer system ( 3 ) a layer of a material H with a refractive index n H > n P and a layer of a material L with a refractive index n L <n P alternately follow each other and for connecting the two prisms ( 2 ) and the interference layer system ( 3 ) at least one layer ( 4 ) is provided from an optical cement having a refractive index n L <n Kitt <n P <n H , characterized ge characterized in that in the direction of irradiation at the entrance surface ( 5 ) of the first prism starting from the following structure: first prism of glass SF57 - interference layer system of 27 layers - optical putty - second prism of glass SF57, and - the interference layer system ( 3 ) is designed for the green spectral range (500 nm to 600 nm) with the layer sequence as follows, wherein the layer thickness in nanometers is indicated next to the assigned material L or H: 79.2H, 97.0L, 44.8H, 128.OL , 60.1H, 105.5L, 57.5H, 199.2L, 42.2H, 242.9L, 43.8H, 222.8L, 50.8H, 201.6L, 44.8H, 278.9L, 36.4H, 199.3L, 267.4H, 41.6L, 144.1 H, 114.2L, 31.4H, 101.1L, 31.9H, 79.9L, 122.0H, and wherein - as the material L quartz SiO 2 with refractive index n L = 1.471 and as material H titanium oxide TiO 2 with refractive index n H = 2.392 are provided. Polarisationsstrahlteiler (1) aus zwei 90°-Prismen (2) mit einer Brechzahl nP und einem zwischen den Hypotenusenflächen der Prismen (2) angeordneten Interferenzschichtsystem (3), bei dem – im Interferenzschichtsystem (3) eine Schicht aus einem Material H mit einer Brechzahl nH > nP und eine Schicht aus einem Material L mit einer Brechzahl nL < nP alternierend aufeinander folgen und zur Verbindung der beiden Prismen (2) und des Interferenzschichtsystems (3) miteinander mindestens eine Schicht (4) aus einem optischen Kitt mit einer Brechzahl nL < nKitt < nP < nH vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in Einstrahlrichtung an der Eintrittsfläche (5) des ersten Prismas beginnend folgender Aufbau vorgesehen ist: erstes Prisma aus Glas SF57 – Interferenzschichtsystem aus 27 Schichten – optischer Kitt – zweites Prisma aus Glas SF57, – das Interferenzschichtsystem (3) für den roten Spektralbereich (600 nm bis 700 nm) ausgelegt ist mit der Schichtfolge wie nachstehend ausgeführt, wobei jeweils die Schichtdicke in Nanometer neben dem zugeordneten Material L bzw. H angegeben ist: 118.4H, 231.8L, 36.7H, 347.0L, 38.0H, 327.0L, 51.7H, 255.3L, 55.8H, 271.4L, 48.5H, 321.0L, 65.3H, 162.3L, 81.6H, 119.4L, 246.0H, 101.2L, 88.0H, 130.6L, 70.3H, 122.1L, 87.2H, 48.0L, 84.2H, 93.6L, 115.5H, und wobei – als Material L Quarz SiO2 mit der Brechzahl nL = 1.471 und als Material H Titanoxid TiO2 mit der Brechzahl nH = 2.392 vorgesehen sind.Polarization beam splitter ( 1 ) from two 90 ° prisms ( 2 ) having a refractive index n P and one between the hypotenuse surfaces of the prisms ( 2 ) arranged interference layer system ( 3 ), in which - in the interference layer system ( 3 ) a layer of a material H with a refractive index n H > n P and a layer of a material L with a refractive index n L <n P alternately follow each other and for connecting the two prisms ( 2 ) and the interference layer system ( 3 ) at least one layer ( 4 ) made of an optical cement having a refractive index n L <n Kitt <n P <n H , characterized in that in the direction of irradiation at the entrance surface ( 5 ) of the first prism starting from the following structure: first prism made of glass SF57 - interference layer system consisting of 27 layers - optical putty - second prism made of glass SF57, - the interference layer system ( 3 ) is designed for the red spectral range (600 nm to 700 nm) with the layer sequence as set forth below, wherein the layer thickness in nanometers is indicated next to the associated material L or H: 118.4H, 231.8L, 36.7H, 347.0L, 38.0H, 327.0L, 51.7H, 255.3L, 55.8H, 271.4L, 48.5H, 321.0L, 65.3H, 162.3L, 81.6H, 119.4L, 246.0H, 101.2L, 88.0H, 130.6L, 70.3H , 122.1L, 87.2H, 48.0L, 84.2H, 93.6L, 115.5H, and wherein - provided as the material L quartz SiO 2 with the refractive index n L = 1.471 and as material H titanium oxide TiO 2 with the refractive index n H = 2.392 are. Polarisationsstrahlteiler (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, bei dem optischer Kitt mit einer Brechzahl nKitt = 1.62 verwendet wird und das für die Prismen (2) verwendete Glas SF57 eine Brechzahl von nP = 1.854 bei einer Wellenlänge von 550 nm hat.Polarization beam splitter ( 1 ) According to one of the preceding claims is used in the optical cement having a refractive index n = 1.62 and putty for the prisms ( 2 ) used glass SF57 has a refractive index of n P = 1.854 at a wavelength of 550 nm.
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