平行度和棱镜角度干涉检测法

本文介绍一种检测光学零件用的既快而又方便的方法,文中列有检测实例,诸如玻璃块的平行度,90°角的误差,普罗棱镜的塔差;直角棱镜的45°角的误差等。该法使用He-Ne激光做光源,以被测元件作为干涉仪。     

基于TeO_2晶体的声光可调谐滤波器消色散设计

声光可调谐滤波器(AOTF)是一种新型的色散元件,被广泛应用到光谱成像领域,但由于其在调谐时,衍射角会随着波长的变化而变化,造成图像漂移。为了解决AOTF光谱相机晶体色散引起的图像漂移问题,采用了在晶体出射面外添加棱镜的方法。通过分析晶体旋光性对介质外衍射角的影响,比较发现当入射光极角很大时,必须考虑晶体的旋光性对介质外衍射角的影响,在此基础之上分析棱镜偏折角与棱镜顶角和材料的关系,当入射光极角为28°时,添加顶角为10.1°的棱镜可得到0.0007°的消色散偏差。由此说明,在光路中添加材料和顶角合适的棱镜,可以很好地消除AOTF光谱相机中晶体的色散。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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°.     

高斯光束通过圆锥棱镜光学系统的传输特性

圆锥棱镜的锥角小于5°的情况下可被视作一个失调系统,运用该失调系统的4×4阶增广矩阵和失调系统的衍射积分公式分析了高斯光束通过圆锥棱镜的传输特性,得到了出射光场的解析表达式,给出了出射光束在z轴上光强的变化规律。研究了将圆锥棱镜和透镜组合来实现实心到空心、实心到局域空心转换以及转换条件。     

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。     

新型宽角度、低损耗三分支波导结构及其数值模拟分析

本文提出了一种新型的宽角度等功率分配三分支波导结构,此结构包含三个高折射率微棱镜.利用有限差分束传播法(FD-BPM)对此结构进行数值模拟,结果表明,输入功率可以在大分叉角情况下等分给三分支输出;分叉角为10°时,总的传输功率可达到80.27%.通过改变棱镜折射率,可以调节输入到中心波导和外分支波导中的功率百分比.     

旋转双棱镜指向系统转角补偿偏差修正方法

针对旋转双棱镜系统解算困难、误差源众多和指向精度较低的问题,提出了一种补偿旋转双棱镜指向系统转角的修正方法,采用求偏导和建立全微分方程的方法建立光束指向误差与棱镜转角误差关系,解算出补偿角.经实验验证:在99.57％的指向区域中,指向偏差最大值由1.8742.降低为1.4753°,均方根由0.1401°降低为0.089...     

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。     

基于折射棱镜的多波段激光合束方法

多波段激光合束技术在光电对抗领域的应用越来越受到重视，基于此提出了一种使用折射棱镜组的多波段激光合束方法，优选了牌号依次为H-ZLaF92、D-ZLaF85LS、H-ZBaF21的3种火石玻璃作为棱镜材料，通过对棱镜组的顶角值、入射角度以及位置关系的计算和仿真，设计了包含调整镜组、折射棱镜组、反射镜组和偏振滤光片的合束方案，同时利用将单一线性偏振激光束电矢量方向调整为平行于入射面的方法减小反射损耗。分析计算表明：在波长分别为550 nm、1060 nm、2000 nm情况下，入射角分别选择63.05°、61.35°、59.58°，3种材料的棱镜顶角值分别取51°、55°、60°；在光斑间距ΔX₁、ΔX₂分别为10 mm、20 mm的情况下，3种材料对应棱镜的远表面距离D、近表面距离d分别为289 mm、83.5 mm,366.4 mm、107.7 mm,381.6 mm、103.6 mm；在不进行光学镀膜的情况下，仅使用单一线性偏振光以布儒斯特角入射，也能够达到92.8%～97.6%的合束效率，与现有多波段合束技术相比，在成本方面有巨大的优势...     

超快激光旋光钻孔孔径和锥度的控制

孔径和锥度的控制是超快激光微孔加工面临的难点之一,旋光钻孔是控制孔径和锥度的有效手段。因此,针对道威棱镜旋光钻孔系统,首先,从几何光学的角度研究了聚焦后激光出射角度和光斑旋转直径与可平移反射镜位置、楔形棱镜旋转角之间的关系。然后,利用CCD相机分别测量实际光斑在焦平面、焦平面上下±250μm处的旋转直径,并在厚度为0.5 mm的黄铜板上进行钻孔实验,得到深径比为6∶1、锥度为-2.6°～2.3°的微孔。对比实验得到的微孔出入口直径与CCD相机的测量结果,得到孔径、锥度与光束旋转角之间的关系。结果表明,孔径主要由楔形棱镜旋转角决定,调整可平移反射镜的位置可得到不同锥度的微孔;激光能量的变化会影响材料的去除,因此,焦点位置、激光平均功率以及光斑重叠率也会在小范围内影响孔径和锥度。     

双次棱镜耦合输入全息波导显示系统设计

提出一种双次棱镜耦合输入全息波导显示系统, 介绍了其工作原理, 设计分析了双次棱镜耦合输入消色差原理, 并对模型做出仿真分析。仿真结果表明, 该系统视场角为24°×20°, 出瞳直径为40 mm, 畸变小于2%, 全视场MTF在30 lp/mm处大于0.7, 满足光学系统的成像要求。     

胶合剂折射率对格兰-汤普逊棱镜性能影响的分析

为了分析胶合剂折射率对Glan-Thompson棱镜性能的影响,采用理论分析的方法,得出棱镜视场角以及光正入射和斜入射时棱镜的透射比与胶合剂折射率的关系式。在此基础上,针对几种确定长度孔径比的Glan-Thompson棱镜,利用计算机拟合,取得棱镜视场角及透射比随胶合剂折射率变化的关系曲线,并进行了实验验证。结果表明,对于不同长度孔径比的棱镜,最大视场角不同,且对应不同的胶合剂折射率值;胶合剂折射率等于e光的主折射率时,棱镜有最大透射比;由于棱镜的长度孔径比、最大视场角、透射比以及胶合剂折射率之间有相互制约的关系,采用长度孔径比为2.5的棱镜设计和折射率为1.45~1.46的胶合剂是一种较佳的方案。这一结果对优化Glan-Thompson棱镜的视场角和透射比是有帮助的。     

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′。     

改进型的滚转角测量干涉仪

所有的机械导轨运动副都具有三个回转自由度或称作为角运动误差,包括俯仰角、偏摆角和滚转角误差,其中滚转角由于其产生的特别原因,而最难测量。针对现有的以对称的双楔角棱镜和对称的双楔面反射镜组成的滚转角测量干涉仪,提出了利用单楔角和单楔面反射镜的高精密滚转角测量干涉仪系统。由于系统所需光学元件较少,在实现相同测量分辨率的情况下,更有利于光学元件的加工和安装调试。系统中不同频率的两束光的传播路径相互平行,因此能够有效地减小死程误差和排除其他自由度的干扰,系统稳定性更好。使用普通的2π/512细分相位计,滚转角测量分辨率为2μrad。     

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...     

利用全反射原理精确测量棱镜折射率

依据全反射原理和自准直测角法,实现了对棱镜折射率的精确测量。通过使用高准直半导体激光器将激光入射到棱镜内部与空气分界面上,逐步旋转棱镜或改变棱镜的入射角,得到待测棱镜的反射光强随入射角变化曲线。在曲线左侧收尾处出现一个台阶,其反射光强随入射角增大迅速衰减。全反射临界点,对应的入射角为全反射角。用两次自准直测角法精确测量棱镜底角。通过该方法,分别对两块不同棱镜的折射率进行了测量,测量棱镜折射率精度为±1.24×10-4。