格兰-泰勒棱镜消光比分析

利用折射定律和菲涅耳公式,采用光线追迹的方法,推导了格兰-泰勒棱镜的透过率与发散光束入射的方位角、入射角及棱镜结构角之间的计算公式,并指出与棱镜消光比的关系。通过Matlab 仿真,分析了全方位角范围内,棱镜的消光比特性以及消光比随入射角和结构角的变化关系。仿真结果发现,在垂直棱镜光轴的方位上,消光比不受入射角大小的影响,且消光比随棱镜结构角的增大而变差。理论计算结果与实际系统出现的问题相符,验证了理论公式的正确性,解释了工程项目出现的问题,对格兰-泰勒棱镜的设计与应用具有一定的指导意义。     

基于Nd∶YAP偏振特性的电光调Q激光器

用具有偏振特性b轴切割的Nd∶YAP激光晶体,在脉冲激光二极管阵列侧面抽运的同时,作为电光调Q的起偏器件,代替同样功能的格兰-福科棱镜。以LiNbO3晶体作为电光晶体,平-平直腔进行实验,在延迟时间150μs时,在抽运到阈值增益的4倍时,获得了1.02 mJ,70 ns的1341 nm激光脉冲。实验表明,用Nd∶YAP晶体代替格兰-福科棱镜作为电光调Q的起偏检偏器件,可以获得较佳的调Q效果,与理论计算相比,能量降低18%,脉宽增加44 ns,吻合较好;插入格兰-福科棱镜,能量下降25%,脉宽增加28%。该方法可减小腔内损耗,缩短脉宽,为设计制备大功率新型脉冲激光器提供了依据。     

格兰-泰勒棱镜和格兰-付科棱镜透射比的比较研究

为了验证空气隙的厚度是否对偏光棱镜的透射比产生影响,对格兰-泰勒棱镜和格兰-付科棱镜的透射比进行了详细的理论分析,并利用UV-3101分光光度计分别对两只格兰-泰勒棱镜和两只格兰-付科棱镜的透射比进行了实验测试,发现格兰-泰勒棱镜的透射比(85%左右)明显高于格兰-付科棱镜(50%左右)。理论分析表明,对于严格的准直光束,两种棱镜的透射比均随波长的变化而振荡,且这种振荡对格兰-付科棱镜强于格兰-泰勒棱镜;但在分光光度计上的测试并未出现振荡,这说明对于非严格准直的光束,空气隙的厚度并不影响棱镜的透射比。     

-BBO晶体偏光棱镜的结构角与视场角设计

目前天然方解石紧缺,在实际使用过程中存在一些缺陷和限制。为缓解现行偏光棱镜材料紧缺的压力,对新型的双折射-BBO替代材料进行了设计研究,通过光在界面上的全反射原理设计了李普奇式及格兰-泰勒式偏光棱镜,给出了它们相应的结构角取值范围及对应的视场角大小,并重点设计得出了230nm～800nm宽频情况下相应的理论值。结果表明,这种材料在紫外波段适用性很好,同时具有大的视场角。该工作为进一步研究开发新型材料的偏光器件打下了基础。     

格兰-泰勒棱镜的改进设计及其特性

为了消除格兰-泰勒(Glan-Taylor)棱镜(GTP)空气隙造成的干涉并提高透射比,设计并制造了一种改进型格兰-泰勒棱镜。在设计中应用了菲涅耳理论、布儒斯特定律。新棱镜改变了第二劈的结构角使e光以布儒斯特角入射第二劈入射面。为了尽量减小新棱镜的偏离角,还设计了补偿角。理论和实验均证明相对于原格兰-泰勒棱镜,新棱镜在宽光谱范围内有更高的透射比。由于新棱镜中空气隙尖角较大,达12.65°,并且e光以布儒斯特角入射第二劈,所以无干涉现象。实验证明,新棱镜旋转时透射曲线无明显抖动,入射光波长在540~670 nm频谱范围内变化时,新棱镜透射光束的偏离角小于5′。     

可用于小口径光束波前检测的横向剪切干涉仪

提出了一种可用于小口径光束波面检测的横向剪切干涉仪。该干涉仪由偏振分光棱镜、光轴与其表面平行的晶体平板、1/4波片、反射镜及CCD构成。被测光束由偏振分光棱镜进行透射起偏和反射检偏,利用反射镜的反射两次经过晶体平板、1/4波片来实现剪切光束的等光程干涉。通过晶体平板剪切复制波面以获得小的剪切量,可用于小口径光束波面的检测。晶体平板的旋转可以改变剪切量,实现了不同口径不同波前的光束波面检测。对该干涉仪进行了仿真分析,得到了不同入射角情况下的剪切干涉图,仿真结果与理论分析结果相一致。实验中,旋转晶体平板得到的剪切干涉图与仿真结果相一致,很好地验证了该剪切干涉仪的有效性。     

准λ／4波片的精确标定

本文介绍了一种精确标定准λ/4波片的方法。利用波片推迟量与准λ/4波片光轴方位角及检偏镜透偏方位角的灵敏函数关系,精确地测量出波片的推迟量,进而对准λ/4波片精确标定。     

干涉因素对偏光棱镜消光比测量的影响

为了消除不同角度入射格兰-泰勒棱镜时透射光谱曲线波动干扰产生的影响,提高消光比测量系统的测量精度,以偏光棱镜作为检偏器,采用二次曲线拟合的方法,对透射曲线的极值点实现了精确判定。并采用二次光强测量方法,对棱镜入射端、出射端、胶合层反射及透射情况进行了理论分析,然后用不同角度入射时棱镜透射谱线的变化规律来解释其干扰发生的程度。结果表明,该方法消除了波动干扰影响,提高了测量棱镜消光比的精度。这一结果解决了空气隙型偏光棱镜消光比测量精度问题,同时对偏光棱镜的正确使用提供了参考建议。     

高效率激光偏振镜

背景就偏振纯度的观点来看,实际上最有效的偏振镜都是用双折射晶体制成;通常制成的偏振镜,就是早在19世纪所开始设计的几种经典式的(格兰棱镜、格兰-汤普森及格兰-福克型等)结构的改进。由于当时技术发展的重点,以前设计的偏振镜主要用于可见光和紫外光谱段的偏振。按偏振纯度而言,这种经典偏振镜仍然未被目前器件所     

使用格兰-泰勒棱镜偏振耦合的1 kW大功率半导体激光器

大功率量子阱半导体激光器输出为线偏振光,而格兰-泰勒棱镜具有双折射性质,能将两种偏振方向相互垂直的光区分开.如果将格兰-泰勒棱镜反方向使用,则能将两个偏振方向的光耦合输出.使用两个中心波长808 nm,输出功率600 W的半导体激光堆栈,一个堆栈的输出光经过1/2波片后偏振方向旋转90°,另一个堆栈偏振方向保持不变,经过格兰-泰勒棱镜做偏振耦合后合成一束.分别经过快慢轴准直、聚焦和慢轴消球差后输出,其中聚焦镜f=100 mm.在工作电流130 A时,电光转换效率约为43%.使用UFF100激光光束质量诊断仪测量,焦斑呈矩形分布,焦斑面积为0.547 mm×5.0 mm,快轴光参积Kf=26.1 mm·mrad,最大输出功率1 kW,激光器系统工作稳定.     

空气隙偏光镜空气层厚度的优化设计

棱镜偏光镜的空气隙对其透射比同样具有影响,对空气隙的厚度进行优化设计对提高棱镜的透射比很具实际意义.以格兰泰勒棱镜为例,利用菲涅耳公式和多光束干涉理论,给出空气隙棱镜e光透射比的计算公式,分析了e光透射比随其空气隙厚度的变化规律,提出了为提高透射比棱镜空气隙厚度的最佳取值,从而实现棱镜的优化设计.     

保偏光纤定轴技术的仿真及实验分析

根据保偏光纤侧视成像定轴原理,应用光线追迹方法,分析了保偏光纤侧视成像定轴过程,模拟考察了熊猫型保偏光纤侧视成像的光强分布与偏振轴方位角及物平面位置的关系.对比仿真结果和实验观测结果,对五指型光强分布特征值判断法进行了改进.比较了透镜效应侧视成像的不同定轴方法,发现改进的五指型光强分布特征值判断法的特征值在90°位置附近具有更高的定轴精度,更易于实现保偏光纤偏振主轴的定位.这种方法适用于制作保偏光纤耦合器和保偏光纤偏振器时,在偏振主轴0°或90°方位角时的高精度定轴.     

基于孔径分割的全斯托克斯测量仪的误差分析

基于孔径分割的全斯托克斯测量仪可以获取目标的全部偏振信息,但是偏振探测仪器自身的误差会影响测量结果的准确度,因此需要对测量仪获取斯托克斯矢量[S0,S1,S2,S3]时的测量误差进行分析。首先,研究了偏振光学中斯托克斯矢量相关理论;其次,介绍了基于孔径分割的全斯托克斯测量仪的工作原理和测量原理。然后,分析了测量仪获取斯托克斯矢量时的误差源。最后,仿真分析了该误差源对斯托克斯矢量和目标偏振信息（偏振度、椭率角和方位角）的影响。最终仿真结果表明:波片相位延迟量5时,偏振度和椭率角的相对误差为1.16%、4.55%,波片快轴方向相对于x轴的角度为2时,方位角的相对误差为7.68%;CCD探测器的噪声信噪比为40 dB时,偏振度、椭率角和方位角的相对误差约为1%。分析结果为实验装置元件参数的选择提供参考依据,为基于孔径分割的全斯托克斯测量仪的优化提供理论支持。     

直角棱镜棱脊不平度的检测方法

方位瞄准系统中,通常借助直角棱镜实现对惯性器件方位敏感轴的监测。直角棱镜棱脊不平时将会引起方位瞄准误差,通过建立棱脊不平度对方位瞄准精度影响的数学模型,推导出了精确的矢量表达式,给出了目前常用的棱脊不平度测量原理及其工程实现手段,在此基础上,提出了一种基于斜方棱镜进行棱脊不平度检测、标定的新方法,分析了测量原理及影响测量精度的重要误差源。基于自研斜方棱镜装置,搭建测试平台,实验结果表明,装置沿棱脊方向的水平状态对测量精度影响较大,经标定后的系统,测量精度可以达到10以内,具有操作高效、简便等显著优点,对于提高方位瞄准精度,有着非常重要的现实意义。     

偏振耦合测试系统中偏振棱镜的设计

偏振棱镜是偏振耦合测试系统中的重要器件.本文设计了用于光纤寄生偏振耦合测试系统(DPCA)中的偏振棱镜.棱镜采用空气隙间隔,且光轴平行于入射平面的Glan-Taylor型结构,可以增强棱镜的抗光损伤能力,提高非常光线的透射比.与胶合型棱镜相比,在保证有效孔径大小的同时,缩小了棱镜的尺寸.理论分析了空气隙厚度与消光比的关系,当空气隙厚度大于27μm时,消光比达到10-7以上.     

基于基频分量消光的1/4波片快轴标定方法

提出了一种基于基频分量消光的波片快轴标定方法,并利用琼斯矩阵对其标定原理进行了分析.激光器、起偏器、相位调制器、待标定1/4波片、检偏器和光电探测器构成标定光路,起偏器、检偏器的透光轴与相位调制器的振动轴分别成 45°和0°夹角.准直激光束依次经过起偏器、相位调制器、待标定1/4波片和检偏器,由光电探测器接收.理论分析表明该标定方法标定精度主要取决于检偏器的定位误差.实验验证了该标定方法的有效性,1/4波片快轴标定结果的最大偏差为0.043°,标准差为0.012°,标定精度为0.05°.     

车载光电经纬仪的测量误差修正

为了降低载车平台变形对经纬仪测角精度的影响,补偿较大变形产生的测角误差,实现活动站测量,分析了平台变形对光电经纬仪测角误差影响的基本原理,利用一套激光自准直式的非接触测量装置测量出因平台变形而导致的经纬仪方位旋转轴线的倾斜角及倾斜方向,通过时统终端与经纬仪望远系统同时记录测角数据及倾斜数据,从而对测角误差进行修正。该方法精度高、实时性强,能够补偿±0.7°范围内平台变形而带来的测角误差,测量装置误差在20″内。为实现高精度车载光电测量提供了一种有效的途径。     

新型高精度空间折转光管的设计方法

星模惯测组合装置在标调过程中,要求测量星模拟器出射光束与惯组棱镜反射光束的方位夹角,两光束不仅方向相反且存在空间平移,为了实现单台经纬仪对该角度的测量,该系统中需要加入特定的折转光管.提出了一种新型的空间转折光管的设计方法,能够实现光路的180折转和垂直于星模拟器光轴的平面内的二维平移,设计中采用了直角屋脊棱镜与斜方棱镜,很好地消除了安装误差;为了消除由于棱镜加工误差带来的折转光管传递偏差,设计中加入双光楔结构.折转光管的光路通过双光楔机构可以发生一定的偏转,该偏转可以抵消折转光管各个部分带来的传递偏差.实验结果表明,该设计方法可以很好的实现光路折转地要求,同时在保证折转光管的传递精度的基础上,降低了整个光管的加工成本.