雙反射對(duì)稱分束與平行分束偏光鏡的設(shè)計(jì).pdf

1、雙反射型偏光分束棱鏡是根據(jù)雙折射晶體表面的雙反射現(xiàn)象設(shè)計(jì)的一類新型偏光器件，這類棱鏡的特點(diǎn)是集偏光分束與光傳播的轉(zhuǎn)向于一身，在偏光分束的同時(shí)，可以使光的傳播方向偏轉(zhuǎn)一定的角度。目前，雙反射偏光分束棱鏡的研究比較少，只限于幾種常規(guī)的設(shè)計(jì)。在激光偏光調(diào)制技術(shù)中，對(duì)稱分束鏡和超大剪切差的平行分束偏光鏡受技術(shù)和材料的限制，制作難度很大，為了提高偏光棱鏡出射光束的對(duì)稱性和平行分束性，本文從雙反射棱鏡結(jié)構(gòu)出發(fā)，研制了復(fù)合式結(jié)構(gòu)的雙反射型對(duì)稱分束和平

2、行分束偏光棱鏡，并對(duì)其光學(xué)性能進(jìn)行了理論分析和性能測試，全文概括起來主要有以下幾部分： 第一章為緒論部分，講述了論文寫作的背景和寫作目的，以及論文的創(chuàng)新點(diǎn)和本人所做的主要工作。 第二章是偏光器件設(shè)計(jì)綜述，首先給出了部分基礎(chǔ)理論知識(shí)，然后詳細(xì)介紹了起偏棱鏡和偏光分束棱鏡的種類、設(shè)計(jì)思想和性能參數(shù)，并對(duì)冰洲石晶體偏光棱鏡設(shè)計(jì)概要進(jìn)行了簡單的介紹。 第三章是雙反射對(duì)稱分束與平行分束偏光鏡的設(shè)計(jì)，在分析了雙反射棱鏡結(jié)構(gòu)的

3、基礎(chǔ)上提出了Ⅰ、Ⅱ型雙反射對(duì)稱分束棱鏡、雙反射超大剪切差平行分束棱鏡和雙反射平行擴(kuò)束棱鏡四種不同結(jié)構(gòu)的偏光分束棱鏡設(shè)計(jì)思想，并對(duì)各光學(xué)參量進(jìn)行了嚴(yán)密的理論分析。 第四章為實(shí)驗(yàn)測試及分析部分，對(duì)試驗(yàn)樣品進(jìn)行精密的實(shí)驗(yàn)測試，并對(duì)各參量進(jìn)行了綜合誤差分析。 論文的后兩章是本文的核心內(nèi)容，也是我的主要工作。這兩章對(duì)新設(shè)計(jì)的雙反射對(duì)稱分束和平行分束偏光棱鏡的結(jié)構(gòu)、性能參數(shù)作了詳細(xì)的理論分析，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測試：首先我們根據(jù)雙反射偏光

4、棱鏡的結(jié)構(gòu)和冰洲石晶體的雙折射性質(zhì)，提出了Ⅰ、Ⅱ型雙反射對(duì)稱分束棱鏡、雙反射超大剪切差平行分束棱鏡和雙反射平行擴(kuò)束棱鏡四種不同結(jié)構(gòu)的偏光分束棱鏡的設(shè)計(jì)構(gòu)想。理論分析證實(shí)，Ⅰ型雙反射對(duì)稱分束棱鏡通過改變結(jié)構(gòu)角參數(shù)φ和β，不僅能保證分束角的對(duì)稱，而且可以拓寬分束角，并可以根據(jù)需要，選擇不同的結(jié)構(gòu)角參數(shù)以獲得合適的對(duì)稱分束角；Ⅱ型雙反射對(duì)稱分束棱鏡通過改變其中一塊晶體光軸的方向?qū)崿F(xiàn)對(duì)稱分束；雙反射超大剪切差平行分束棱鏡是在Ⅰ型的基礎(chǔ)上通過把出

5、射平面改為兩個(gè)向外凸的平面，能得到剪切差大的平行出射的o、e光，且剪切差大小可根據(jù)用戶要求設(shè)計(jì)；雙反射平行擴(kuò)束棱鏡是根據(jù)單元式雙反射平行分束棱鏡和擴(kuò)束原理對(duì)棱鏡重新組合，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。在棱鏡結(jié)構(gòu)固定后，我們對(duì)各棱鏡的性能，如透射比、分束角不對(duì)稱度隨入射波長的變化關(guān)系等進(jìn)行了理論分析。然后選擇了其中兩種棱鏡加工成樣品，并對(duì)樣品進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測試。從光強(qiáng)透射比、分束角不對(duì)稱度隨入射波長的變化關(guān)系和剪切差的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，雖然測試數(shù)據(jù)在

6、一些點(diǎn)上與理論結(jié)果相比有所偏離，但兩者總體趨勢(shì)基本一致，特別是從分束角不對(duì)稱度隨入射波長變化的實(shí)驗(yàn)值和理論值的對(duì)比中，可以更清楚地看到這一點(diǎn)。通過對(duì)棱鏡進(jìn)行消光比測試發(fā)現(xiàn)，所測棱鏡的兩出射光束中，o光的消光比性能要優(yōu)于e光的消光比性能，消光比性能都不低于10-5，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 理論分析和實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果均表明：雙反射對(duì)稱分束偏光棱鏡和平行分束偏光棱鏡的設(shè)計(jì)是可行的，都具有較好的性能，有較高的實(shí)用價(jià)值。 本文的主要?jiǎng)?chuàng)新之

7、處在于： (1)提出了Ⅰ、Ⅱ型雙反射對(duì)稱分束棱鏡設(shè)計(jì)思想，該設(shè)計(jì)不僅能保證分束角的對(duì)稱，而且可以拓寬分束角，并可以根據(jù)需要，選擇不同的結(jié)構(gòu)角參數(shù)以獲得合適的對(duì)稱分束角。 (2)提出了雙反射超大剪切差平行分束棱鏡和雙反射平行擴(kuò)束棱鏡設(shè)計(jì)思想，該設(shè)計(jì)的剪切差大小可根據(jù)用戶要求設(shè)計(jì)，并實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。 (3)從理論上對(duì)設(shè)計(jì)的棱鏡進(jìn)行了詳細(xì)的推導(dǎo)，對(duì)各光學(xué)參量進(jìn)行了嚴(yán)密的理論分析；對(duì)試驗(yàn)樣品的性能進(jìn)行了精密的實(shí)驗(yàn)測