Glan－Taylor偏光棱镜的设计

本文介绍的Glan-Taylor棱镜是一种重要的Glan型冰洲石偏光棱镜,广泛用于各种光学系统中。本文从半视场角与棱镜切割角的关系入手,分析了影响Glan-Taylor棱镜结构的若干参量,并介绍了一种棱镜设计方法,可以对用于任一波段起偏的这种棱镜实现结构的优化设计。     

超低阈值电流的InGaAs激光二极管

本文介绍的Glan-Taylor棱镜是一种重要的Glan型冰洲石偏光棱镜,广泛用于各种光学系统中。本文从半视场角与棱镜切割角的关系入手,分析了影响Glan-Taylor棱镜结构的若干参量,并介绍了一种棱镜设计方法,可以对用于任一波段起偏的这种棱镜实现结构的优化设计。     

用于平行分束偏光镜剪切差调整的缩·扩束棱镜设计

本文利用光通过平行界面的均匀介质时会发生光束平移的原理,设计了一种以普通光学玻璃为材料,用于调整平行分束偏光镜出射光束间距的新型棱镜.通过推导,得出了出射光束间距和入射光束间距的扩·缩束比κ和棱镜参数(折射率n、结构角α、边长a)之间的关系公式,以及棱镜的结构公式;并结合o光和e光通过棱镜有不同的透射比,给出了能有效地对平行分束偏光棱镜的剪切差进行调制的棱镜最佳设计:选取折射率较大的材料,结构角α的取值范围是40°～55°.     

分束李普奇棱镜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,本文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 光与 光的分离角与副结构角有关;对于 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。     

表面等离子体共振传感器自适应测量光路

提出了一种用于表面等离子体共振（SPR）传感器的双棱镜自适应光路设计。采用2个完全相同的等腰直角三棱镜，1个作为Kretschmann棱镜结构传感器的元件，另1个作为光路的调整元件。当入射光固定，对双棱镜结构进行角度扫描时，出射光与入射光始终平行，只随着出射点的改变发生小的平移，利用凸透镜进行会聚，可以实现扫描过程中光探测器的固定不动。它避免了传统角扫描SPR传感器需要θ／2θ转角仪来对棱镜和光探测器分别进行θ和2θ角旋转的复杂结构，减少了运动部件，使仪器装置结构简单、紧凑、操作简便。     

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。     

Wollaston式对称分束偏光棱镜

基于Wollaston棱镜的结构,给出了对称分束偏光棱镜的一种新的设计,即通过修正光束的出射端而来实现对称分束.给出了出射端面的修正角与棱镜的结构角之间的关系式.以632.8nm波长为例分析了出射端面的修正角与棱镜的结构角之间的关系曲线,并且分析了此修正角与波长的关系曲线.     

基于成像光谱仪中的α-BBO晶体渥拉斯顿棱镜设计

为了拓展成像光谱仪的紫外光谱范围,设计了以高温相偏硼酸钡晶体为双折射材料的渥拉斯顿棱镜。采用计算机模拟的方法进行了理论分析,取得了参量数据图。偏硼酸钡渥拉斯顿棱镜的分束角在紫外区随波长变长呈非线性关系,但在小结构角的情况下有利于整个光谱区内分束角的稳定;棱镜结构角加大会使视场角变小,增大棱镜的结构角和宽度有利提高光谱分辨率。结果表明,当在紫外光至可见光波段使用时,高温相偏硼酸钡渥拉斯顿棱镜设计厚度为6mm~8mm,结构角不大于15°,入射角控制在1°内比较合适。这一结果为进一步研制可用于紫外光谱范围的成像光谱仪提供了必要的理论依据。     

基于成像光谱仪中的α-BBO晶体渥拉斯顿棱镜设计

为了拓展成像光谱仪的紫外光谱范围,设计了以高温相偏硼酸钡晶体为双折射材料的渥拉斯顿棱镜。采用计算机模拟的方法进行了理论分析,取得了参量数据图。偏硼酸钡渥拉斯顿棱镜的分束角在紫外区随波长变长呈非线性关系,但在小结构角的情况下有利于整个光谱区内分束角的稳定;棱镜结构角加大会使视场角变小,增大棱镜的结构角和宽度有利提高光谱分辨率。结果表明,当在紫外光至可见光波段使用时,高温相偏硼酸钡渥拉斯顿棱镜设计厚度为6mm~8mm,结构角不大于15°,入射角控制在1°内比较合适。这一结果为进一步研制可用于紫外光谱范围的成像光谱仪提供了必要的理论依据。     

双洛匈棱镜的设计及性能分析

设计了一种新型偏光分束棱镜：双洛匈棱镜。给出了双洛匈棱镜分束角的精确表达式,并从理论上分析了分束角随棱镜结构角和入射光光波波长的变化关系,以及棱镜的光强分束比。结果表明：对于确定的单色光,分束角随结构角的增大而增大;对于确定的结构角,分束角则随入射光波长的增加而减小：棱镜的光强分束比近似为1。与常规洛匈棱镜的分束角比较...     

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。     

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.     

利用新型偏振器件实现方位角测量

为了实现偏振光信号发生单元起偏器光轴方位角的精确测量,介绍了一种采用磁光调制技术与利用直角棱镜和自准直仪来引出光轴方位角的装置及其工作原理,并指出采用普通检偏棱镜时存在的问题。为解决该问题,基于格兰-泰勒棱镜的工作原理设计了一种新型偏振器件,该器件采用三块材料参数完全相同的方解石晶体构成,位于两侧的晶体均可分别与中间的晶体形成一个格兰-泰勒棱镜,使其翻转180前后均能实现检偏功能;详细介绍了该器件的工作原理及安装和工作方式,并系统分析了新组件在工作过程中可以实现棱镜制造及安装误差的消除,完成光轴方位角的测定。最后通过实验验证了该装置的测角精度为0.5,且系统具有稳定性高、精度高、可操作性强等特点。     

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-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。     

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。     

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.     

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。     

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.