格兰-付科棱镜光强透射比曲线波动成因的研究

随空间入射角的连续变化,格兰-付科棱镜的光强透射比曲线会产生较大的波动。为了抑制这种波动,利用偏振光实验系统对格兰-付科棱镜的光强透射比进行了实验,并在假设棱镜空气隙间存在多光束干涉的条件下,对棱镜的光强透射比实验的过程进行了数值模拟。模拟结果和实验结果吻合的非常好。首次相对定量地给出了格兰-付科棱镜的光强透射比曲线随入射角变化而波动的根本原因。并提出了两种抑制格兰-付科棱镜光强透射比曲线波动的方法。结果表明,产生波动的原因是由于棱镜在充当检偏器的过程中,随着步进电机的转动,光束在空气隙上的入射角不断变化,引起空气隙间干涉光束光程差的变化,进而影响多光束干涉加强或减弱而产生的。曲线上的波动较大的原因来自于格兰-付科棱镜的透射光束在切割面上是入射面的s分量,其光强反射比较大的缘故。这一结果对研究具有光强透射比曲线波动抑制功能的格兰-付科棱镜是有帮助的。     

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′。     

格兰-傅科棱镜空气隙厚度的测量

为了测量格兰-傅科空气隙的厚度,分析了棱镜对单模高斯光束的影响,结果表明：透射光束随光束在棱镜端面上的入射角变化呈现周期性的振荡,且振荡特性与入射光的波长、光强分布特性、棱镜结构角及空气隙的厚度有关,对于给定波长的入射单模高斯光束,由于棱镜的结构角在棱镜胶合之前可以精确测得,所以通过分析这种振荡特性便可以得出棱镜空气隙的厚度,据此,设计实验,并测出了成品棱镜空气隙的厚度。     

格兰-傅科棱镜对单模高斯光束的影响

为了研究格兰-傅科棱镜对单模高斯光束的影响,分析了棱镜空气隙中光的干涉现象,结果表明:对于某一波长的入射光,当空气隙的厚度一定时,透射光强随棱镜结构角的变化作周期性振荡;当结构角一定时,透射光强随棱镜空气隙厚度的变化作周期性变化;且透射高斯光束的形状也随结构角以及空气隙厚度的改变发生变化;理论分析的结果还给出,对于结构角和空气隙厚度给定的成品棱镜,透射光束随入射角的变化呈周期性振荡,且棱镜对光束形貌的影响与入射光的束腰半径有关,据此,设计实验对理论结果进行实验验证,实验结果证明了理论分析的正确性.     

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。     

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.     

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.     

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．     

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.     

格兰·泰勒棱镜透射光强曲线优化处理的研究

分析了线偏振光通过绕光线轴旋转的格兰·泰勒棱镜后,光强出现周期性扰动.分析了扰动产生的原因,对影响格兰·泰勒棱镜透射光强曲线光滑程度的各个参数进行了详细讨论,进而找到消除其不利影响的有效方法.理论研究结果与实验相符合.     

A novel design for Glan-Taylor prism without interference effect

According to the common Glan-Taylor prism's design feature, Fresnel formulae and Brewster's law, a novel Glan -Taylor prism was designed and fabricated. In the new prism, the structure angles of second half were modified to proper values so that extraordinary ray is incident on with Brewster angle. In order to minimize the deviation angle of the new prism, an additional angle was designed. Theory and experiments have confirmed that the transmittance of the new prism is higher than that of a common one in a wide wavelength range and the interference effect will not occur in the new prism. Experimentally, its deviation angle is smaller than 3′in the wavelength range of 540-670 nm.     

多光束干涉对钒酸钇棱镜透射比的影响

为了系统地研究多光束干涉对钒酸钇棱镜透射比的影响,对棱镜的透射比进行了详细的理论分析,得到了不考虑多光束干涉和考虑多光束干涉情况下,800nm～2400nm波段棱镜透射比的理论曲线,并利用UV-3101PC分光光度计进行了实验测试,发现钒酸钇棱镜的透射比在近红外区随波长的增大呈上升趋势,且曲线有波动。结果表明,多光束干涉对棱镜的透射比产生扰动。这为钒酸钇棱镜在偏光器件中的应用提供了重要的参考价值。     

Glan-Taylor棱镜和Marple-Hess棱镜透射比的入射角效应

为了清楚地了解G lan-Taylor棱镜和M arp le-Hess棱镜的透射比随入射角变化的规律,利用折射率公式和菲涅耳公式分别导出了入射角对G lan-Taylor棱镜和M arp le-Hess棱镜透射比影响的关系式;作出了理论曲线;同时利用偏振光实验平台对两种棱镜透射比的入射角效应进行了实验测试。结果表明,实验和理论曲线的变化规律是一致的;在不考虑干涉的情况下,当入射角在-2°~2°范围内变化时,G lan-Taylor棱镜的透射比随入射角的变化呈递减趋势,且变化较大;而M arp le-Hess棱镜的透射比却是先增大后减小,曲线大致以θ=0°为对称轴呈对称分布,而且透射比随入射角的变化较小,其原因是在M arp le-Hess棱镜的两个胶合面上,入射角对反射比的影响效果是反向的。     

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。     

分束李普奇与分束汤普逊棱镜性能的比较分析

为了更好地设计和选择使用分束李普奇棱镜和分束格兰-汤普逊棱镜,从理论上分析了分束李普奇棱镜与分束格兰-汤普逊棱镜的分束角、分离角和光强分束比。结果表明,分束李普奇棱镜和分束格兰-汤普逊棱镜的分束角和光强分束比与棱镜的结构角和副结构角有关;对于相同的结构角和副结构角,两种棱镜的分束角相同,但它们的光强分束比不同。出射的o光与e'光的分离角与副结构角有关;对于o光垂直出射的需要,选用分束李普奇棱镜设计为好;对于大分束角的需要,选用分束格兰-汤普逊棱镜设计为好。选用最佳设计方案可以分别实现两种棱镜光强的对称分束,实验结果与理论计算相符。     

改进型对称分束偏光棱镜

为了得到对称分束的偏光棱镜,采用了对常规渥拉斯顿棱镜进行改进的方法,即通过修正o光束的出射端面来实现对称分束.得到了o光束出射端面的修正角与棱镜的结构角之间的关系式.以632.8nm波长为例分析了o光束出射端面的修正角与棱镜的结构角之间的关系曲线和修正角与波长的关系曲线.结果表明,此种设计既可实现对称输出,并且具有设计简单,加工方便等特点.