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自20世纪60年代激光问世以来,激光就以其特有性能在科学技术各领域得到广泛的应用。与此同时,偏光技术和偏光器件也得到了飞速发展。偏光技术已成为光学检测、光学计量、光信息处理中的一种专门化手段,在与光学应用技术相关的各个领域中都得到了广泛应用。偏光技术的发展关键是偏光器件,自60年代起,新型偏光器件,尤其是激光偏光器件发展尤为迅速,在短短的数年中,国际上通用的激光偏光器件就由几种发展到几十种,且有不少专用激光偏光器件问世。
随着激光技术和偏光技术应用的不断发展,棱镜型偏光器件得到了广泛应用,逐渐成为现代光学技术,如激光调制、光纤传输、偏光信息处理等领域不可或缺的光学元件,是当前获取偏振光和改变偏振态的最主要的手段。棱镜型偏光器件大都由具有双折射性质的晶体材料制作而成,目前,最常用的以天然冰洲石晶体为主。由于光的色散现象,棱镜偏光镜的技术参量,如透射比,消光比等要随入射光波长的改变而变化。消光比是表征棱镜偏光镜光学性能的重要技术参量之一,它与偏光镜的透射比密切相关,以往的工作大多围绕如何获得高的消光比,而对其随波长的变化研究较少。
文章在前人工作的基础上,以棱镜偏光镜的消光比为重点研究对象,从理论上分析了可见光范围内消光比随波长的变化关系,利用高消光比实验系统,对冰洲石格兰·泰勒棱镜消光比进行了实验研究。具体内容主要有以下几点:
第一章是绪论,讲述了论文写作的背景和写作目的,以及论文的创新点和本文所做的主要工作。
第二章首先介绍了偏振光的获取和光在透明介质中的传播规律,也是棱镜偏光镜设计的理论依据,并简要介绍了棱镜偏光镜的主要技术参量;然后简述了偏光棱镜和偏光分束镜典型的设计类型,并对常用的偏光棱镜与偏光分束镜进行了详述。
第三章对冰洲石晶体进行了介绍,并考虑到光的色散现象,给出了冰洲石晶体中e光线的Sellmeier方程;并根据菲涅尔方程,对偏光棱镜的光强透射比进行了详细的讨论,分析了两切割斜面间的多光束干涉的作用,得到了不同情况下的光强透射比公式,并给出了相应的理论曲线。
第四章介绍了透射比和消光比的测量原理以及消光比的测量方法,并在智能化高消光测试系统基础上,建立了消光比实验测量系统,对格兰·泰勒棱镜的消光比进行了实验测量,得到了可见光区的消光比随入射光波长变化的实验曲线,考虑到各种误差因素,实验结果能够反映透射比和消光比变化的理论趋势。
为了更为全面地分析偏光棱镜的消光比,第四章给出了除波长外影响偏光棱镜透射比和消光比的其它因素。主要是材料和胶合剂材料的吸收和散射、加工工艺、外场等。
本文的创新之处在于:在透射比理论的基础上,对偏光棱镜的消光比进行了理论分析;改进了高消光比测量系统,实现了对可见光区所有波长的消光比的连续测量;在高消光比测量系统上,得到了透射比的随波长而变化的实验曲线。