单元式偏光分束棱镜分束角和光强分束比

为了研究单元式偏光分束棱镜分束角和光强分束比与棱镜结构的关系,采用从理论上分析o光、e光的分束角和光强分束比与光轴取向、棱镜结构角及入射角的关系,并从实验上测量分束角和光强分束比随入射角变化的方法,进行了理论分析和实验验证,取得了分束角和光强分束比随光轴取向、棱镜结构角及入射角的变化关系的数学表达式,并得到了二者随入射角变化的实验数据。结果表明,在误差所允许的范围内,实验所测的光强分束比和分束角随入射角的变化与理论计算是一致的,且分束角的变化约为入射角的1/2。     

一种Wollaston式偏光棱镜分束特性的研究

为了对一种修正式对称分束Wollaston棱镜的分束特性进行系统分析,利用折射定律和菲涅耳公式,以632.8nm波长为例,给出了出射光与水平方向的夹角随修正角、结构角之间的变化关系曲线、光强分束比随结构角的变化关系以及入射角对棱镜分束角和出射光束对称性的影响曲线。结果表明,通过对出射端面的修正可以实现Wollaston棱镜的严格对称分束;o光、e光分束角主要取决于棱镜结构角,受棱镜修正角影响较小;光强分束比随结构角的增大变化幅度较小;当光线以小角度入射时,入射角主要影响棱镜分束角对称性;入射角在-3°~3°之间变化时,两出射光线的不对称度小于6°,可以保证较好的对称分束效果。该研究为该棱镜的设计和应用提供了理论指导。     

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。     

薄膜增强的Goos-H(a)nchen位移

在单界面的全反射和双棱镜结构的受抑全内反射中,Goos-Hanchen(GH)位移量只能达到波长的量级,在实验中很难对其进行探测.在镀有薄膜的玻璃棱镜界面上,当入射角小于但接近于棱镜与薄膜(其折射率小于棱镜的折射率)界面的临界角时,全反射光束的GH位移共振增强现象.分析表明,在入射角给定的情况下,共振峰的峰值随着薄膜厚度的增加而增加,峰值位移量可以达到光波长的100～1000倍,且位移量可通过改变入射角和薄膜厚度来调节.最后给出了为使反射光束的轮廓不变,薄膜的厚度应满足的条件.     

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。     

反射型单元结构对称分束偏光棱镜的设计

为了设计一种单元结构的反射型等分束角偏光棱镜,根据各向异性晶体中光的全反射理论及实际使用要求,从理论上对这种单元反射型棱镜的结构进行了分析,找到了一个使棱镜实现等角分束的结构角,并以此结构角为基础,分析得到了棱镜的分束角不对称度随光波入射角及入射波长的变化关系。结果表明,利用此理论结果设计的反元结构反射型偏光镜,其分束角不对称度随入射角和入射波长的变化不大,满足使用要求。     

基于偏振光反射多点法测量薄膜参数

依据偏振光反射原理和多角度测量的多点拟合算法,实现了对薄膜材料折射率和厚度的精确测量。将高准直半导体激光入射到薄膜样品与空气分界面上,逐步旋转样品或改变样品表面的入射角,得到待测样品的反射率随入射角变化曲线。在曲线上取不同入射角处所对应的反射率,根据计算公式求解出多组薄膜厚度和折射率。利用已测量的多组反射率与求解出的薄膜参数相应反射率拟合后可确定出薄膜参数最优解。在求出的薄膜参数附近拓展一定范围再次拟合,可求出更精确的薄膜参数。基于此方法测量了SiO2薄膜的折射率和厚度,测量折射率误差不超过0.3%,厚度误差不超过0.07%。     

格兰式偏光分束棱镜光强分束比的入射角效应

为了分析自然光斜入射格兰式分束棱镜时光强分束比随入射角度、棱镜结构角及入射波长的变化关系,根据几何关系、菲涅耳公式及相位匹配条件从理论上推导出光强分束比的数学表达式,并通过了实验验证。结果表明,光强分束比随入射角度、棱镜结构角及波长变化呈非线性关系。所得结果为格兰式棱镜在光学器件应用中提供了有用的信息。     

有关1.064μm折光率的简便测量

在激光技术中常需要知道一些材料对1.064μm光波的折射率。有关测量大都基于偏角法。我们在这基础上采用激光器的偏角法进行了简单的测量,测量精度一般为10~(-3)量级。测量方法将被测材料磨制成一个顶角为α的直角棱镜(如测液体可作一个项角为α的棱镜池),使它作为激光腔的输出端反射镜,如图1所示。设在引入棱镜前(两膜一棒的腔体)激光照射屏幕A点上,将待测直角棱镜引入激光腔后在屏幕上照射为B点,所求棱镜材料的折射率n按如下公式计算:     

角锥棱镜的入射角及有效反射面积分析

基于角锥棱镜的基本结构及定向反射的光学特性,证明了同一光束出射点与入射点的对称关系以及不同入射光束出射点与对应顶点投影点的偏移量关系。推导出不同入射条件下角锥棱镜最大入射角及有效反射面积的理论计算方法,并给出最大入射角随方位角和折射率变化的规律图线及有效反射面积随入射角、方位角、折射率变化的规律图线。研究为角锥棱镜阵列的有效反射面积、回波能量的计算、误差分析等提供理论基础,且对正确设计使用角锥棱镜具有重要的理论指导意义。     

利用棱镜耦合器测量光波导衬底的折射率

本文提出了测量LiNbO_3衬底折射率的新方法,用棱镜耦合方法并测量光的强度在棱镜底面处全内反射恰遭到破坏的角度计算折射率。该方法可以用于分析待测铌酸锂基片是否可以用作衬底。     

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。     

基于远场干涉测量棱镜内气泡直径

为了测量固态透明物质中气泡直径,采用远场干涉的方法测量玻璃棱镜中气泡直径。平行激光束照射到棱镜中的气泡时,在远场将产生圆环状干涉条纹,利用气泡远场干涉模型进行理论分析,并用分光仪对三棱镜外干涉条纹进行测量,取得一组关于干涉条纹角位置的数据,由折射定律换算为棱镜内干涉条纹角位置,进而使用计算软件MATH-EMATICA计算出气泡直径。结果表明,测量相对差为0.2%,所测气泡直径的方向应为入射激光束的方向,对气泡在载物台上方的位置要求不严格;对测量方法进行适当改变,亦可测量其它形状透明介质内的气泡直径。这一测量结果对透明物质中气泡形状的研究是有帮助的。     

基于棱镜和微透镜的LED混光投射透镜设计

基于透镜侧面棱镜和前后膜芯添加微透镜设计一款出光角度可变的均匀混光照明透镜。采用棱镜和微透镜结合的新型方法,分别对透镜外侧棱镜和模芯微透镜进行新的设计。对目标角度进行映射关系的计算及推导,得到全反射棱镜的轮廓曲线图,中心内外部分采用折射型的微透镜阵列,通过Solidworks建立透镜模型,然后导入光学仿真软件Lighttools中进行光线追迹。采用12颗30 mm×30 mm贴片式不同色温的LED作为光源,设计了一款高度20 mm,直径52 mm的单颗实用型投射透镜。仿真与实测结果表明：所设计的透镜匹配该阵列光源后,光学效率高于87%,半光强角为40.6°,可以实现均匀混光投射照明。     

GaN基蓝光发光二极管分布布拉格反射器设计研究

采用传输矩阵法对GaN基蓝光发光二极管分布布拉格反射器（DBR）反射光谱进行研究。计算发现正入射时S偏振(TE模)与P偏振(TM模)反射带是一致的;S偏振和P偏振反射带随着入射角的增大都向高频(短波)方向移动,且两者之间的差别也随之增大,DBR反射带蓝移快慢与入射介质相关;低折射率入射介质时DBR具有更宽角度响应。通过修改结构参数多次计算表明：入射角修正的方法能较快的找到提高全方向反射的结构。复合DBR以降低反射率或者成倍增加膜层厚度为代价实现大角度范围的反射。复合DBR比传统DBR有更好的光谱特性,这对提高发光二极管的出光效率有现实意义。     

一种基于光学隧穿效应的新型拾音器方案探索

为了探索新型高灵敏度光电拾音器技术方案,基于光学隧穿效应研究,将声压变化转换为全反射棱镜中全反射面与摆片光学面之间的光学隧穿距离变化,从而改变光束在棱镜全反面处的反射（透射）损耗,通过直接测量反射（透射）光的功率变化,实现拾音器基本功能。利用半导体激光器和直角全反射棱镜搭建了一套简易的原理验证实验系统,并利用该系统对三角波信号驱动进行了实验。结果表明,反射光功率会随着三角波信号的改变而改变,光功率改变达到5.6%;由声音引起的玻璃振膜距离变化也可改变输出光功率,并被检测出来。初步验证了该方案的可行性。     

利用线阵CCD测量透明介质折射率

根据光线通过均匀透明平行平板介质时发生的横向位移特性,提出了一种利用线阵CCD和计算机自动测量此横向位移量,并很快计算出透明介质折射率的简单方法。采用He-Ne激光以入射角分别为30°、45°、60°和75°对K9玻璃的折射率进行了测量,测量中用曲线拟合法确定光斑的中心位置来获得偏移量,最终测量精度能够达到10-3量级。对实验方法误差进行了分析,提出了减小测量误差、提高测量精度的措施。     

左手材料的色散和等倾干涉

研究了左手材料棱镜的色散特性和左手材料平行平板的等倾干涉特性。对于左手材料棱镜而言,其色散时出射光偏离原来的传播方向与右手材料棱镜的色散规律恰好相反,且对于同一种单色光而言,当入射角相同时,左手材料棱镜的色散偏向角大于右手材料棱镜的色散偏向角。在研究左手材料平行平板的等倾干涉特性时,推导了反射光和透射光焦平面上的光强分布公式,分析了等倾干涉条纹的级数与亮、暗条纹的关系,讨论了光程差的影响因素及影响规律,推导了存在半波损失情况下的等倾圆环的亮环半径公式和暗环宽度公式。研究发现:对于左手材料平行平板的等倾干涉条纹而言,等倾干涉圆环中心处的干涉级数较小;偏离圆环中心越远,干涉条纹的级数越大。这一规律和右手材料平行平板的等倾干涉条纹规律不同。