片狀復(fù)合式相位延遲器的設(shè)計(jì)及性能分析.pdf

1、光相位延遲器，是偏光技術(shù)和激光技術(shù)領(lǐng)域中極為重要的光學(xué)器件，也是最基本的光相位調(diào)制器件它的主要功能可使透過它的振動方向相互垂直的兩束光波彼此之間產(chǎn)生一定的相位差，故稱光相位延遲器常用的有λ/4相位延遲器和λ/2相位延遲器，另有任意延遲量的非常規(guī)延遲器件和各種補(bǔ)償器等光相位延遲器同其他偏光器件相配合，可以實(shí)現(xiàn)光的各種偏振態(tài)之間的相互轉(zhuǎn)換偏振面的旋轉(zhuǎn)以及各類光波的調(diào)制事實(shí)上幾乎所有應(yīng)用偏光技術(shù)的地方都離不開光相位延遲器光相位延遲器延遲量的準(zhǔn)

2、確性和穩(wěn)定性，將是衡量測量系統(tǒng)準(zhǔn)確度和精確度的一個(gè)重要因素零級片是一種性能優(yōu)良的理想器件，除云母可以制作真正的零級片以外，其它晶體材料制作零級片需采用復(fù)合結(jié)構(gòu)通常，云母波片存在著許多缺陷，高精度測量中也不宜使用翩的單元結(jié)構(gòu)的波片大多為多級片，其延遲量可通過工藝控制滿足使用要求，只是由于加工條件的限制，需要制作的幾何尺寸較大，因而多級片對溫度和入射光方位的變化非常敏感，延遲量穩(wěn)定性較差并且，由于材料的雙折射率同波長密切相關(guān)，使其產(chǎn)生的相位

3、延遲量也同波長具有嚴(yán)格的一一對應(yīng)關(guān)系(即材料的色散現(xiàn)象)，因而常規(guī)的相位延遲器多用于單一波長或極窄的波長范圍，不同波長之間使用不能兼顧，這在使用中帶來諸多不便為了克服延遲量對溫度和入射光方位的敏感變化，提高器件的性能或滿足其它使用目的，例如研制消色差波片，國內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)陸續(xù)推出復(fù)合波片目前，復(fù)合延遲波片的研究一直受到國際上的關(guān)注，而此領(lǐng)域在國內(nèi)尚未諳熟，相關(guān)報(bào)道不多基于此，本論文致力于復(fù)合波片的設(shè)計(jì)與分析工作本文概括起來主要包括以下幾個(gè)

4、方面的內(nèi)容： 第一章緒論概括了波片在當(dāng)今科技發(fā)展中的地位及應(yīng)用范圍，以及研制復(fù)合波片的必要性，并對國內(nèi)外技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀做了分析第二章首先介紹了單元波片相位延遲理論，并結(jié)合云母波片和石英波片說明了單元波片存在的不足之處；然后利用復(fù)合波片理論和瓊斯矩陣的方法，分別對相同材料組合的二元和三元復(fù)合式波片進(jìn)行了詳細(xì)的理論推導(dǎo)； 最后扼要介紹了不同材料組合的基本理論第三章詳細(xì)描述了波片的溫度效應(yīng)，入射方位效應(yīng)以及帶寬容限等參數(shù)穩(wěn)定性問

5、題分析探討了溫度補(bǔ)償設(shè)計(jì)和角度補(bǔ)償設(shè)計(jì)方案理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明二元石英復(fù)合低溫度效應(yīng)波片有許多真正零級波片的優(yōu)點(diǎn)，但是它們對角度作用更為敏感；雙折射符號相反的兩種單軸晶體材料研制的復(fù)合波片能夠降低角度作用的敏感性，卻大大提高了對溫度作用的敏感性因此，在實(shí)際應(yīng)用中，我們要根據(jù)自己的使用目的，揚(yáng)長避短的選取適當(dāng)設(shè)計(jì)，以使實(shí)驗(yàn)達(dá)到最佳效果第四章對片狀復(fù)合消色差波片的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了系統(tǒng)深入的分析和討論，總結(jié)出同種材料復(fù)合式消色差延遲片延遲量隨波長

6、變化的理論曲線，在片狀三元復(fù)合式消色差波片的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上提出了自己的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，理論和實(shí)驗(yàn)分析表明：依據(jù)此方案選擇不同的復(fù)合方式，精確調(diào)整復(fù)合角度，可以使消色差光譜范圍得到明顯拓寬，消色差精度也得到了進(jìn)一步的提高文章的創(chuàng)新主要有兩點(diǎn)：一是對波片參數(shù)穩(wěn)定性的綜合分析，以此為基礎(chǔ)構(gòu)想了兩種高精度復(fù)合式波片的設(shè)計(jì)方案，能夠有效提高波片參數(shù)的穩(wěn)定性二是總結(jié)出復(fù)合式消色差延遲片延遲量隨波長變化的理論曲線，對片狀三元復(fù)合式消色差波片進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，