石英晶体Wollaston Polarizer设计原理和应用

沃拉斯顿偏振器是由两个双折射材料棱镜用光学特定胶水粘结在一起制成的。寻常光和非寻常光在输入光束轴上的偏离几乎是对称的，因此沃拉斯顿偏振分束器的偏离大约是罗雄的两倍。石英沃拉斯顿偏振棱镜（Quartz Wollaston Polarizer）的设计原理和应用：

一、设计原理

1. 晶体基础

天然 / 人工石英为正单轴晶体，，透光区间200~2300nm，覆盖深紫外、可见光、近红外。

2. 结构组成

两块全等直角石英棱镜斜面贴合，光轴彼此垂直，端面垂直光路入射。

3. 分光机理

1. 自然光入射首块棱镜，分解 o 光、e 光同方向传播；

2. 穿过胶合 / 光胶界面时，o、e 偏振身份互换，折射率突变；

3. 两束正交线偏振光分别向轴线两侧偏折，出射后完全分离。

4. 分离角公式

为棱镜顶角，顶角越大、波长越短，分光夹角越大。

常温 532nm 处石英双折射，分光角度偏小。

二、核心设计参数

1. 适用波段

最优 220~2000nm，200nm 以下透过快速衰减，不适用 193nm 深紫外。

2. 分光角度

常规 0.5°~3°，角度可调定制顶角。

3. 光学性能

· 消光比：常规，精密级

· 损伤阈值：1064nm 约，低于氟化镁、BBO

· 面形：标准，精密检测

0. 结合工艺

· 光胶：无胶层，高功率、短波光路使用

· 胶合：成本低，多用于可见光低功率场景

0. 通光孔径

常用 Φ6/8/10/15/20mm，选型预留 1.2~1.5 倍光束尺寸余量。

三、同类棱镜简明对比

四、标准型号与参数（福州呈欣光电可量产提供）

呈欣光电提供的型号

WSP90系列：φ6 ~50mm，230–2300 nm，2°@1064 nm，消光比 < 5×10⁻⁴。

五、主要应用场景

1. 常规激光设备

可见光、近红外打标、测距激光器，实现偏振分束与合束调控。

2. 光学检测仪器

玻璃、镜片表面瑕疵检测、应力双折射测量、偏振成像系统。

3. 教学与科研实验

基础偏振光学、干涉实验、光谱分析标准分光元件。

4. 光纤光学系统

光纤偏振态解调、无源光路偏振切换。

5. 民用光学器件

摄影偏振分光、小型光学传感、简易光学模组。

五、选型设计要点

1. 低于 220nm 深紫外工况，不选用石英材质；

2. 大角度分光需求优先替换 BBO 材质；

3. 高功率激光选用光胶结构，避免胶层烧损；

4. 按工作波段匹配增透镀膜，减少反射损耗；

5. 预算有限、常规光路分光，石英为高性价比首选。