一种对入射角不敏感的λ/4消色差相位延迟器

通过合理选择光学材料和器件结构角,设计了一种对入射角不敏感的菲涅耳菱体型消色差相位延迟器.它是单元结构λ/4延迟器.计算表明:入射角变化±2.5°时,引起的相位延迟量的偏差约为0.3°,是常规菲涅耳菱体相位延迟器在同等情况下延迟量变化的1/6.     

对入射角不敏感的新型λ/4消色差相位延迟器

通过合理选择光学材料和器件全内反射角 ,对菲涅尔菱体型相位延迟器进行了改进 ,器件内两个全反射角不再相同 ,由内反射角引起的相位延迟的变化可以互相补偿 ,从而设计了一种对入射角不敏感的相位延迟器。它是单元结构 λ/ 4延迟器。计算表明 ,入射角变化± 2°时 ,相位延迟偏差仅为 0 .2 5°,是常规菲涅尔菱体的七分之一 ,延迟量的稳定性比镀镆菲涅尔菱体好。     

对消色差相位延迟器全反射相变的探讨

由菲涅耳公式出发，推导了在介质内全反射时电矢量相互垂直的两个分量的相位变化方程。并用理论分析加图解的方法，多方面深入探讨了相变方程对消色差性及器件对于入射角的灵敏性的影响，对优化相位延迟器的消色差性、抗入射角变化的干扰性提供了理论依据。     

一种测量圆二色性的椭圆调制器

提出了一种测量圆二色性的新方法.采用起偏器和菲涅尔棱体组成的椭圆偏振光调制器,产生出特定的椭圆偏振光,使之通过样品并抵消因样品吸收引起的圆二色性差异.利用零补偿原理,从而计算出样品的圆二色性值,计算表明,入射角变化±2°时,椭圆偏振光调制器的总相位延迟量偏差不超过0.46°,满足测量所需.     

氧碘激光器相位延迟片的制备与性能研究

多层介质反射镜在非正入射的时候,两个不同的偏振态之间会产生不同的相移。利用矩阵法,根据菲涅耳公式和电磁场边界条件,推导出p,s波的相移。通过优化设计,入射角为54°,在1285~1345 nm之间p,s波获得了270°±1°的相移,同时也使反射率在 99 .5%以上。用离子束溅射技术制备相位延迟膜,用分光光度计测试了光谱特性和用椭偏仪测试了相位特性,在相应波段获得了 262. 4°±1. 8°的相移,同时也使反射率在 99. 6%以上。误差的主要来源是离子源工作特性会产生不均匀的过渡层和最外层会吸收一些水气、灰尘等也产生表面过渡层。由误差分析得出了制备过渡层的物理厚度和折射率的变化情况,最外层的厚度误差和折射率偏差是发生相移偏小的主要因素。     

大口径波片空间相位延迟量误差研究

波片相位延迟量的常用检测方法只是针对激光光束直径(2 mm左右)的光束测出的平均值,对于大口径波片空间相位延迟量的检测,本文提出基于菲索干涉仪的检测方法,建立了波片的空间相位延迟量误差与干涉图样之间的理论数学模型,理论分析了影响相位延迟量误差主要因素有:光源的光谱宽度、石英晶体的空间折射率分布以及波片的面形误差；利用MATLAB程序编程,进行了数值计算,若要求波片的相位延迟量总误差小于一般波片测试误差1°,则光源的光谱宽度应小于0.2 nm,石英晶体的空间折射率分布误差应小于0.005,面形误差应小于200 nm；实验室搭建菲索干涉仪,选取了口径25.4 mm的石英波片进行测试,测试效果良好,测量精度为0.05°。     

对入射角不敏感的90°转向相位延迟器件设计

为了提高90°转向相位延迟器件对入射角的不敏感度,采用合适的光学材料和器件全内反射角,设计了一种对入射角不敏感的90°转向相位延迟器件.该器件的两个全反射角变化相反,当入射光的入射角变化不大时,由两个内反射角引起的相位延迟的变化可以互相补偿.从而克服了延迟量对入射角的灵敏性,并实现了90°转向.结果表明,入射角在±3°之间变化时,相位延迟偏差仅为0.08°,延迟昔的稳定性很好.     

菱体型相位延迟器对入射角灵敏性的研究

为了清楚地了解菱体型消色差λ/4相位延迟器对入射角i变化的灵敏性随折射率n变化的规律,利用全反射相变公式详细推导出器件对入射角i变化的灵敏性与折射率n的关系式,并做出了理论曲线。可见,随着折射率n的增加,器件对入射角i的变化更加灵敏。结果表明,设计器件时应尽量避免选择高折射率材料。在分析相位延迟量的测量误差时,这个应用也是很有价值的。     

光相位延迟器延迟量的智能化测量

从琼斯矩阵理论出发，利用偏振镜、分束器和锁相放大器以及微处理器，搭建了测试系统，实现了数据的自动化处理。利用闭环反馈控制系统和高精度步进马达，对旋转角度进行了反馈控制，利用Si光电探测器，使用范围覆盖近紫外到近红外，创建的测量系统具有测量精度高，重复性好，自动化程度高，操作简单的特点。经过对菲涅耳菱体型相位延迟器件的测试，测量误差小于0．3％。该系统也可以用来测量其他类型器件的相位延迟，在偏光测试领域有着广泛的应用。     

红外复合宽带波片的研制

波片延迟片是光学系统中常用的一种重要光学器件。通常所指的λ/2和λ/4波片是对某特定波长而言的 ,当光波波长偏离该特定波长时 ,其位相延迟量也将随之发生变化。在光谱整形、激光调谐和光通讯等领域中经常使用宽带波片 ,它在一定带宽内的延迟量是相同的。国内大多数的厂商一般只能生产单波段波片 (带宽仅± 4 0nm) ,本文用计算机仿真设计了红外宽带高精度复合波片 ,采用石英晶体材料加工出来的复合波片性能与设计指标符合得较好。波片适用范围为 12 0 0～ 16 5 0nm ,中心波长为 1390nm ,λ/2 波片的位相延迟量范围为 180 .0°± 3.6°,λ/4波片的位相延迟量范围为 90 .0°± 3.6°,即相位延迟误差λ/10 0。     

高精度菱体型消色差延迟器的优化设计

为了提高菱体型消色差λ/4相位延迟器的精度,采用使λ/4相位延迟器的延迟误差为正负偏差和在设计时选择较大的折射率的方法,对延迟器件进行了理论分析和实验验证,取得了设计高精度λ/4相位延迟器的数据。结果表明,设计的延迟器件在350nm～2000nm的光谱范围内延迟量两次为90°,且最大延迟误差小于0.04°。与常规设计的延迟器件相比,新设计的延迟器件不仅可以扩大消色差范围,而且还可以大大提高消色差精度。这一结果对设计高精度λ/4相位延迟器是有帮助的。     

六棱锥衬底旋转角影响LED效率的模拟探究

以正六棱锥型图形化蓝宝石衬底GaN基LED为研究对象,设计并探讨了正六棱锥图案在排布过程中旋转角的变化对LED出光效率的影响,得出各面光通量随旋转角变化的规律:在0°～30°范围,随着旋转角的增大,总光通量与顶部光通量有下降趋势,底部光通量有增长趋势。当六棱锥旋转角在0°～6°范围内时,LED芯片的总光通量和顶部光通量均有最优值。综合考虑,旋转角为0°～6°的六棱锥型图形衬底对正装LED的出光效率有最佳的优化效果。     

锥形光纤与楔形光纤的耦合

用实验方法测量了楔形光纤与锥形光纤的耦合效率,作出耦合效率随楔形光纤的半楔角及锥形光纤半圆锥角的变化曲线。从实验结果可以看出,楔形与锥形光纤的耦合效率随半楔角增加而增大。当半楔角由15.0°增大到30.3°,半楔角由44.9°增大到55.2°时,耦合效率曲线呈较快的上升趋势;当半楔角由30.3°增大到44.9°时,耦合效率曲线上升趋势变缓。当锥形光纤半圆锥角增加时,耦合效率也随着增大;并且随着楔形与锥形光纤的间距的减小而增大,在间距由0.10mm减小到0.03mm时,耦合效率曲线呈较快的上升趋势;在间距由0.03mm减小到0.01mm时,耦合效率曲线呈下降趋势。     

基于激光自混合干涉的高精度角度测量方法

针对光学高精度角度测量技术的需求,基于激光自混合干涉技术提出一种高精度角度测量方法。建立了激光自混合干涉技术高精度测量角度的系统模型,利用干涉条纹计数法分析出目标物体具有角度变化时,外腔长度产生的变化量,并通过激光三角法测量原理计算出目标物体旋转的角度,从而构建出精确的角度测量系统。实验结果表明:该测量系统在±0.4°角度范围内测量精度可达(±3.1×10-3)°,具有精度高、速度快等显著优势,是对现有高精度角度测量技术的一种有益补充。     

分布式有源对消及测角误差影响分析

为减小测角误差对有源对消效果的影响,进而降低有源对消对测角系统性能的要求,促进有源对消技术在雷达散射截面(Radar Cross Section, RCS)缩减中的应用,基于平台及单个强散射源RCS 曲线随角度变化的特点,提出了分布式的有源对消方案。推导了包含测角误差的有源辐射场表达式,分析了测角误差对有源对消效果的影响方式,为减小测角误差的影响提供了指导。采用蒙特卡罗方法仿真分析了集中式有源对消和分布式有源对消的性能随测角精度的变化。最后在一定测角精度情况下,分析了不同幅度相位误差对分布式对消的影响。结果表明,分布式对消方案具有较为稳定的对消效果,在测角误差3°的情况下,为达到6dB 的缩减,相位和幅度容差分别达到10°和2 dB。上述结果为有源对消在RCS 缩减的应用中提供了新思路。     

微角分束偏光棱镜分束角的特性研究

为了了解微角分束偏光棱镜的分束特性,根据冰洲石晶体的光学性质以及光在棱镜入射与出射介面和棱镜中的传播方向,在光正入射的条件下,分析了棱镜的分束角随工作波长的变化关系; 在工作波长一定的条件下,分析了入射角对棱镜分束角大小的影响及规律; 设计了实验,对制作的棱镜样品进行了实验测试。结果表明,微角分束偏光棱镜的分束角随工作波长而变,且波长越短,分束角越大; 在棱镜的主截面内,入射角由-20°~20°变化时,分束角呈非线性由小变大。这一结果对于微角分束偏光棱镜的设计和使用具有实际价值。     

基于Fourier-Mellin变换和相位相关的MEMS旋转角度的测量

MEMS器件微结构的运动特性影响器件的性能和可靠性。为实现微结构周期运动过程中各个时刻的旋转角度的测量,提出一种基于傅里叶梅林(Fourier-Mellin)变换和相位相关算法的旋转角度测量方法。利用傅里叶梅林变换算法的旋转不变性,将图像空间坐标转换为对数极坐标的参数空间,旋转角度变化转化为平移的运动,然后利用相位相关的亚像素平移测量算法,得到微结构旋转角度。实验结果表明,该算法旋转角度测量分辨率达到0.01°,计算量较小且具有抗干扰能力。     

差压式流量传感器的数值模拟与优化设计

利用RNGk-ε模型对100mm口径锥体差压式流量传感器进行了CFD数值模拟实验,其等效直径比β值分别为0.50,0.65,0.85,前锥角分别为40°,45°,50°,后锥角分别为120°,130°,140°,共27种锥体组合。实验结果表明:β值越大,流出系数越小,且流出系数更易受雷诺数的影响;β值相同时,前锥角对流出系数具有较大影响,且较大的前锥角可减弱雷诺数对流出系数的影响;后锥角对流出系数的线性度具有一定程度的影响。