單色光退偏器及波片退偏效應的研究.pdf

1、退偏器是將偏振光變成非偏振光的一種偏振器件。隨著光網(wǎng)絡的日益普及，以及光信息傳輸速度的不斷提高，由光的偏振所引起的偏振相關損害越來越不可忽視。而消除偏振相關損害的一個非常有效的手段，就是使用退偏器。退偏器可以解決通信系統(tǒng)、測量儀器及傳感器中的偏振相關問題，因此在高速光纖通信、光纖陀螺、偏振測試和光纖傳感等領域具有十分重要的作用。在使用Raman光纖放大器的長距離傳輸系統(tǒng)中，如果泵浦激光是高偏振的，那么Raman放大器通常具有較大的PDG

2、值。為了使PDG值最小化，可以使用退偏器對泵浦光源退偏，從而實現(xiàn)增益平坦?，F(xiàn)在退偏器已經(jīng)廣泛應用于天文學儀器、激光加工、激光醫(yī)學、光纖通訊等光電測量儀器中。所以退偏器的研究十分具有現(xiàn)實意義。 退偏的方法是多種多樣的，如漫反射、使偏振光通過散射型介質(zhì)或具有梯度相位差的雙折射材料等。由于散射型退偏器件在使用過程中能量損失很大，所以在現(xiàn)代光學技術中普遍采用的退偏器件是用雙折射材料制成，如冰洲石、石英以及具有雙折射性質(zhì)的光纖。當平面偏振

3、光通過具有一定梯度相位差的雙折射晶體時，光束在微小區(qū)域內(nèi)干涉疊加，使之在平均效果上具有退偏的效應。 退偏器根據(jù)所要退偏的光的種類可以分為：單色光退偏器、復色光退偏器和圓退偏器。國內(nèi)外查閱的文獻主要集中對于對復色光退偏效果好的Lyot型退偏器的理論和實驗的研究。對單色光退偏器的大多只進行定性的實驗研究。對單色光退偏器的退偏效果詳細的理論研究還鮮有報道。有人提出了旋轉(zhuǎn)的波片能退偏，對于波片的退偏效果還鮮有報道。因此單色光退偏器和波片

4、退偏效應的研究以對退偏器的理論和應用都有一定的參考和借鑒價值。 論文主要內(nèi)容分為以下幾個部分： 第一章為緒論部分，簡要論述了退偏以及退偏器件的歷史與現(xiàn)狀。 第二章介紹了偏振光和器件的基本描述方法，即斯托克斯矢量和密勒矩陣，給出了不通偏振光的斯托克斯矢量和各種偏振器件的密勒矩陣。介紹了偏振度的兩種定義和兩種測量方法。 第三章主要介紹了常見的退偏的方法和常見的單色光退偏器并對其退偏效果進行了理論分析和模擬計算

5、。通過分析計算得到以下結論：入射光的偏振方向和退偏器光軸的夾角成45°時退偏效果最好；短波長光比長波長光退偏容易；在出射光偏折允許的范圍內(nèi)，結構角越大退偏效果越好；退偏器的光瞳半徑越大退偏效果越好。 第四章主要介紹了幾種偏振無關退偏器的設計，對這類退偏器進行了理論分析和模擬計算。通過分析計算得到以下結論：這類退偏器可以對任意線偏振光退偏，入射光的偏振方向和退偏器光軸的夾角成無關；短波長光比長波長光退偏容易；在出射光偏折允許的范圍

6、內(nèi)，結構角越大退偏效果越好；退偏器的光瞳半徑越大退偏效果越好。 第五章主要介紹了波片退偏效應的研究。通過理論分析與計算得到以下結論：λ/2波片可以對任意線偏振光退偏；λ/4波片對線偏振光退偏效果不好但對圓偏振光退偏效果好。λ/2波片和λ/4波片的二元組合可以組成理想退偏器，能對任意偏振態(tài)的光退偏。λ/2波片和λ/4波片的三元組合不能組成理想退偏器，對圓偏振光的退片效果好。 第六章對波片退偏效應進行實驗驗證并對實驗數(shù)據(jù)進行

7、了分析，在實驗誤差范圍內(nèi)可以看出實驗數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)是吻合的。 總結上述內(nèi)容，本文的主要創(chuàng)新點是： 1、本文用密勒矩陣和斯科托斯矢量的方法對單色光退偏器的退偏性能進行了詳盡的理論描述并通過計算機建模進行了模擬計算，得出了許多有意義的結論。是對以往工作的概括、擴展和突破，對退偏器的研制和應用有一定的理論指導和借鑒價值。 2、對不同波片的退偏性能進行了理論分析，并利用實驗的方法進行了驗證，是對該類型退偏器的一個補充和發(fā)