基于旋光色散效應(yīng)的石英晶體旋光光學(xué)濾波器.pdf

1、旋光光學(xué)濾波器是一種重要的光學(xué)調(diào)諧元件，它是由n個旋光角的比值為1：2：4：8：……：2n-1的旋光器依次放置在n＋1個方位角成比例的偏振片之間構(gòu)成，只需通過改變?yōu)V波器中每級出射偏振片的方位角就可以對出射光進行調(diào)諧。這種濾波器具有制作方便，價格低廉，透射率高且沒有使用波段限制等優(yōu)點。本文在對國外有關(guān)旋光光學(xué)濾波器的研究狀況進行充分調(diào)研之后，利用具有旋光色散特性的石英晶體作為濾波器中的旋光器，對石英晶體旋光光學(xué)濾波器進行了研究。分析了這種

2、新型石英晶體旋光光學(xué)濾波器的濾波原理；從石英晶體旋光光學(xué)濾波器的透射比公式入手，推導(dǎo)出用于描述石英晶體旋光光學(xué)濾波器濾波效果的各個特征參量的計算公式；從理論和實驗上研究了影響單級和多級石英晶體旋光光學(xué)濾波器濾波效果的各個因素，為制備性能優(yōu)良的新型石英晶體旋光光學(xué)濾波器進行了探索性的研究。 全文主要包括以下幾個部分。 第一章序論部分。對光學(xué)濾波片的發(fā)展以及旋光光學(xué)濾波器的研究現(xiàn)狀進行了概述，并對本論文的工作進行了說明。

3、 第二章各種濾光片的基本理論部分。對用于描述濾光片濾波性能的特征參量和濾光片的分類進行了簡單介紹，并詳細(xì)介紹了幾種典型濾光片的濾波原理。 論文的第三章和第四章是本文的核心部分，也是本論文的創(chuàng)新點。 第三章對石英晶體旋光光學(xué)濾波器的濾波原理進行了詳細(xì)的研究。在本章中我們首先分析了石英晶體的旋光色散效應(yīng)；推導(dǎo)出單級和多級石英晶體的透射比公式，做出透射曲線。通過透射曲線我們可以看出：多級石英晶體旋光光學(xué)濾波器的透射主峰波長

4、和自由光譜范圍由最薄石英晶體決定，通帶半寬度由最厚石英晶體決定。然后從單級和多級石英晶體旋光光學(xué)濾波器的透射比公式入手推導(dǎo)出了用于描述濾波器濾波性能的各個特征參量(透射主峰波長、自由光譜范圍、通帶半寬度)的計算公式，通過公式可以看出，特征參量的值與濾波器的級數(shù)和濾波器中最薄石英的厚度存在直接的聯(lián)系。因此對于確定的濾波器設(shè)計(已知n、d1)我們可以計算出各個特征參量的值，進而描述濾波器的濾波效果。而對于一定的濾波要求(透射主峰波長、自由光

5、譜范圍、通帶半高寬)也可以設(shè)計出相應(yīng)的濾波器。最后針對倍頻技術(shù)中存在的問題，設(shè)計了一種用于倍頻激光的晶體旋光光學(xué)濾波器；分析了其濾波原理，并對石英晶體的厚度誤差對濾波器濾波性能的影響進行了討論，證明石英晶體的厚度誤差對濾波效果的影響不大，是一種用于倍頻激光的理想濾波器。 第四章是石英晶體旋光光學(xué)濾波器性能測試。在本章中我們首先對石英晶體、偏光鏡和光學(xué)膠合劑的透射光譜進行了測量。然后按照石英晶體旋光光學(xué)濾波器的設(shè)計原理，加工制作了

6、不同厚度和厚度比的單級和多級石英晶體旋光光學(xué)濾波器，測量其透射曲線。通過將實驗透射曲線和理論曲線以及計算公式的計算結(jié)果進行比較，證明了我們對濾波器性能的理論分析及公式的正確性。在實驗的過程中我們還發(fā)現(xiàn)濾波器中石英晶體的厚度比是一個影響濾波器濾波效果的重要因素。最后針對1064nm和1181nm光的腔外二倍頻設(shè)計制作了用于倍頻激光的石英晶體旋光濾波器，并對其濾波效果進行了測量，結(jié)果證明濾波后，出射光中已顯示不出基頻光的存在，保證了倍頻激光