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石英波片偏光干涉谱的研究

光学学报 2007年第6期27卷 1044-1048页

作者：冯伟伟林礼煌陈立刚中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室上海201800 中国科学院安徽光学精密机械研究所遥感实验室合肥230031

根据石英晶体双折射率的色散特性,对石英波片的偏光干涉谱进行了理论分析和数值模拟,提出了一种石英波片延迟量和厚度的偏光干涉标定法。即由偏光干涉谱,可以得出石英波片在200-2000 nm宽光谱范围内的延迟量;通过对长波段的偏光干涉谱... 详细信息

根据石英晶体双折射率的色散特性,对石英波片的偏光干涉谱进行了理论分析和数值模拟,提出了一种石英波片延迟量和厚度的偏光干涉标定法。即由偏光干涉谱,可以得出石英波片在200-2000 nm宽光谱范围内的延迟量;通过对长波段的偏光干涉谱极值波长的精确判断,可以准确地计算出该石英波片的厚度。利用Lambda900紫外-可见-近红外分光光度计对一片石英波片的偏光干涉谱进行了测量。在波长精度为0.1 nm的情况下,测量的厚度精度为0.1μm。误差分析结果表明,通过提高光谱的最小分辨力及选择较长的光谱波段进行测量计算,可以有效地降低误差。

关键词：光学器件偏光干涉量度学石英波片双折射率色散延迟量厚度测量

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石英波片用于高斯光束中的特性分析

曲阜师范大学学报（自然科学版） 1992年第3期18卷 51-54页

作者：肖胜安李国华李继仲曲阜师范大学激光研究所山东省曲阜市273165

考虑到高斯光束本身的强度分布特性和高斯光束经过薄片的多次相干效应,本文给出了高斯光束经过石英波片后两光束的透射比,并就这一效应对波片性能的影响进行了研究.

关键词：高斯光束石英波片透射比

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石英晶体最大双折射率色散特性的椭偏测量

光电子．激光 2010年第12期21卷 1842-1844页

作者：吕廷芬李国华蔡生景韩培高彭捍东曲阜师范大学激光研究所山东曲阜273165

为了测量石英晶体最大双折射率的色散特性,在椭偏光谱仪的水平透射测量模式下,通过对确定厚度的石英波片相位延迟量的精确测量,计算出了石英晶体的最大双折射率值,并进行了误差分析。结果表明:这种方法光路简单、操作方便,屏蔽了光源的... 详细信息

为了测量石英晶体最大双折射率的色散特性,在椭偏光谱仪的水平透射测量模式下,通过对确定厚度的石英波片相位延迟量的精确测量,计算出了石英晶体的最大双折射率值,并进行了误差分析。结果表明:这种方法光路简单、操作方便,屏蔽了光源的不稳定性;双折射率测量精度达到了10-6,比连续偏光干涉法的测量精度提高了1个数量级;实现了对石英晶体的最大双折射率色散特性的连续光谱测量;此方法对其它双折射晶体材料的双折射率色散特性的研究也同样适用。

关键词：物理光学色散椭偏测量石英波片

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椭偏光谱法测量波片相位延迟量

椭偏光谱法测量波片相位延迟量

作者：张旭曲阜师范大学

学位级别：硕士

在偏光技术中，相位延迟器(或波片)可以将线偏振光转化为椭圆偏振光、圆偏振光，即实现偏振光的转换，因此是一类重要的偏光器件。如何精确而又方便地测定晶体的相位延迟量一直受到人们的关注。目前，测量的方法主要有光电调制法、补偿... 详细信息

在偏光技术中，相位延迟器(或波片)可以将线偏振光转化为椭圆偏振光、圆偏振光，即实现偏振光的转换，因此是一类重要的偏光器件。如何精确而又方便地测定晶体的相位延迟量一直受到人们的关注。目前，测量的方法主要有光电调制法、补偿法及光谱法等。但是有的方法过于复杂，有的只能用于测量1／4波片的相位延迟。并且很多方法只能对单个波长进行测量，不能得出在波长改变时的结果。针对这一问题，本文用椭偏光谱法给出了一种能连续测量波片在一定光谱范围内的延迟量的方法。该方法具有测量方便、周期短、精度高等特点。1945年，***设计和描述了第一台椭圆偏振测量仪，用于测量和研究薄膜表面的光学性质(如折射率和厚度)。自此以后椭圆偏振测量技术开始应用到越来越广泛的领域，椭偏仪也得到了长足的发展，由开始的手动测量变成自动测量，光谱范围逐渐变宽，测量精度也越来越高。本文使用法国Jobin-Yvon公司生产的UVISAL型椭偏仪，利用其透射形式对石英波片和云母波片在一定光谱范围内的延迟量进行了测量。全文概括起来有以下几个方面的内容：第一章主要介绍了本论文的目的、意义。第二章介绍了椭偏仪的结构及主要应用，并介绍了本实验用到的UVISAL型椭偏仪的结构及其性能。第三章介绍了椭偏测量的基本理论，讨论了反射椭偏测量术和透射椭偏测量术，并分析了波片表面多次相干反射对延迟量和透过率的影响。第四章在实验上给出了石英波片和云母波片在一定光谱范围内的延迟量随波长的变化，计算出了石英和云母晶体在不同波长下的双折射率，并且利用该椭偏仪的温控装置测量了石英、云母波片的延迟量的温度效应。论文工作的创新之处：提供了一种测量波片延迟量的方法，并测得了石英波片和云母波片的精确延迟量。在近红外到近紫外范围内获取了石英波片的双折射率，丰富了这方面的数据。计算出了云母波片在可见光范围的双折射率。给出了石英波片和云母波片的延迟量随温度的变化曲线。

关键词：石英波片云母波片相位延迟量椭偏仪双折射率温度效应

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多光束干涉对波片性能的影响及实验测试

多光束干涉对波片性能的影响及实验测试

作者：王兰曲阜师范大学

学位级别：硕士

光相位延迟器,是偏光技术和激光技术领域中极为重要的光学器件,也是最基本的光相位调制器。它能使透过它的振动方向相互垂直的两束光波彼此之间产生一定的相位差,故称光相位延迟器。常用的有λ/4相位延迟器和λ/2相位延迟器。光相位延... 详细信息

光相位延迟器,是偏光技术和激光技术领域中极为重要的光学器件,也是最基本的光相位调制器。它能使透过它的振动方向相互垂直的两束光波彼此之间产生一定的相位差,故称光相位延迟器。常用的有λ/4相位延迟器和λ/2相位延迟器。光相位延迟器同其他偏光器件相配合,可以实现光的各种偏振态之间的相互转换、偏振面的旋转以及各类光波的调制。可以说几乎所有应用偏光技术的地方都离不开光相位延迟器。常规的相位延迟器,其延迟量都是对某一波长而言的,当入射波长改变时其延迟量也要发生相应的变化,并且对其延迟量对温度和入射方位的变化敏感。为了克服这种敏感变化,提高器件的性能,国内外科研机构陆续推出复合波片.复合波片满足一定的复合条件时,复合波片可以实现消色差的目的,并且可以减轻温度效应和方位效应,应用前景十分广阔.消色差延迟器能用各种方法制作,设计形式多种多样,设计思路也不尽相同,但它们的共同之处是努力提高消色差范围和延迟量精度。消色差相位延迟器,根据设计的机理不同可以分成两大类:一是全内反射型消色差相位延迟器,二是双折射型消色差相位延迟器。实践证明,理想的消色差波片应当以简便片状双折射型设计为主,在此基础上考虑其他方面因素的影响,提高其设计精度,避免光路系统偏折,降低插入损耗,从而提高器件的可操作性。由于制作相位延迟器的波片有的比较薄,并且表面光滑其表面的反射率较高所以波片内部以及复合波片间存在光束多次反射引起的干涉.(零级云母四分之一波片,其厚度大约在0.032～0.035mm之间,这样薄的厚度会使透射光产生强烈的干涉),这些缺点将会影响波片延迟量、透射比等等,进而影响到复合波片的使用。虽然目前对单元波片,复合波片的研究理论,试验比较成熟,但是都未考虑波片内部,以及波片间多光束反射引起的干涉的影响,为了更好的利用波片,提高波片(单元波片,复合波片等)的性能,研究单元波片的干涉效应非常有意义。目前,测量的波片相位延迟量的方法主要有光电调制法、补偿法及光谱法等。但是有的方法过于复杂,有的只能用于测量1/4波片的相位延迟。并且很多方法只能对单个波长进行测量,不能得出在波长改变时的结果。针对这一问题,通过理论,试验等的反复比较,本文选用椭偏光谱法一种能连续测量波片在一定光谱范围内的延迟量的方法。该方法具有测量方便、周期短、精度高等特点。 1945年,***设计和描述了第一台椭圆偏振测量仪,用于测量和研究薄膜表面的光学性质(如折射率和厚度)。自此以后椭圆偏振测量技术开始应用到越来越广泛的领域,椭偏仪也得到了长足的发展,由开始的手动测量变成自动测量,光谱范围逐渐变宽,测量精度也越来越高。本文使用法国Jobin-Yvon公司生产的UVISAL型椭偏仪,利用其透射形式对石英波片和云母波片在一定光谱范围内的延迟量进行了测量。用UV-3101Pc分光光度计对石英波片和云母波片在一定光谱范围内的透射比进行了测量。全文概括起来有以下几个方面的内容: 第一章主要介绍了选题依据、目的、所做工作以及意义。第二章介绍了单元波片的基础理论,并介绍了两种常用波片,石英和云母两种材料的基本知识。第三章介绍了光的干涉理论,介质膜的干涉理论,并理论推导和分析了波片表面多次相干反射对延迟量和光强透射比的影响。第四章利用椭偏测量法从实验上给出了石英波片和云母波片在一定光谱范围内的延迟量随波长的变化,利用UV-3101PC分光光度计给出了石英波片和云母波片在一定光谱范围内的透射比随波长的变化。论文工作的创新之处:用矩阵方法推导出了单元波片的由于多光束反射引起的干涉理论,即推导了考虑多光束反射引起的干涉后单波片的相位延迟量,光强透射比公式,以及波片的相位延迟量和透射比的关系式。选用了一种精确测量波片延迟量的方法,并测得了石英波片和云母波片的精确延迟量。测量了度上宽带增透膜后,波片的精确延迟量。本论文为单元波片,复合波片的设计使用提供很好的理论依据,为进一步提高复合波片的性能奠定了理论依据,因此我们的研究工作具有一定的使用参考价值。通过上述工作,作者认为今后可以研究一下二元,三元波片的干涉效应,因为二元,三元波片涉及到波片间的多光束反射引起的干涉。使这一方面的工作更完善,取得更大突破。

关键词：石英波片云母波片相位延迟量椭偏仪多光束反射干涉

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片状复合消色差光相位延迟器设计

片状复合消色差光相位延迟器设计

作者：郑春红曲阜师范大学

学位级别：硕士

光相位延迟器，是偏光技术和激光技术领域中极为重要的光学器件，也是最基本的光相位调制器。它能使透过它的振动方向相互垂直的两束光波彼此之间产生一定的相位差，故称光相位延迟器。常用的有λ／4相位延迟器和λ／2相位延迟器。光相... 详细信息

光相位延迟器，是偏光技术和激光技术领域中极为重要的光学器件，也是最基本的光相位调制器。它能使透过它的振动方向相互垂直的两束光波彼此之间产生一定的相位差，故称光相位延迟器。常用的有λ／4相位延迟器和λ／2相位延迟器。光相位延迟器同其他偏光器件相配合，可以实现光的各种偏振态之间的相互转换、偏振面的旋转以及各类光波的调制。可以说几乎所有应用偏光技术的地方都离不开光相位延迟器。常规的光相位延迟器是由双折射材料制成的，由于材料的双折射率同波长密切相关，使其产生的相位延迟量也同波长具有严格的一一对应关系(即材料的色散现象)，因而常规相位延迟片多用于单一波长，不同波长之间使用不可兼顾，这在使用中带来诸多的不便。于是有人提出了消色差相位延迟器。光相位延迟量与波长无关的延迟器称为消色差延迟器，消色差延迟器削弱了相位延迟量对波长的依赖程度，有着广阔的应用前景。消色差延迟器能用各种方法制作，设计形式多种多样，设计思路也不尽相同，但它们的共同之处是努力提高消色差范围和延迟量精度。消色差相位延迟器，根据设计的机理不同可以分成两大类：一是全内反射型消色差相位延迟器，二是双折射型消色差相位延迟器。实践证明，理想的消色差波片应当以简便片状双折射型设计为主，在此基础上考虑其他方面因素的影响，提高其设计精度，避免光路系统偏折，降低插入损耗，从而提高器件的可操作性。最简单的片状消色差延迟片是由一种双折射材料制成的消色差延迟器。根据关系式δ＝±2πd(n-n)／λ可知，如果材料的双折射率与波长成正比，延迟量便与波长无关，即可获得消色差相位延迟器。但是目前自然界中满足该条件的材料极少，无法推广使用。在长期的实验研究中发现，如果将多个延迟片进行复合，当满足一定的复合条件时，复合波片也可以实现消色差的目的。复合消色差波片的设计主要摘要第2页采用以下两种方法，一种是利用同种材料组合，根据工作波段来选取各片的厚度，设计光轴之间的夹角。另一种方法是采用不同的材料组合，设计的关键在于选择双折射色散相匹配、物化性能相近的晶体材料进行组合。本论文根据上述两种方法，对复合波片理论、复合消色差延迟片的设计方法和理论基础进行了系统、全面的讨论，并在此基础上提出了自己的优化设计方案，在工艺加工技术方面提出了改进方法。全文概括起来包括以下几个方面的内客：第一章绪论部分主要介绍了消色差相位延迟器各种不同的设计方法和思路;目前国内外研究发展概况及发展方向;以及对这一课题进行研究的重大意义。第二章首先介绍了单元波片相位延迟理论，并结合云母波片和6 英波片说明了单元波片存在的不足之处;然后利用复合波片理论和琼斯矩阵的方法，分别对相同材料组合的二元和三元复合式波片进行了详细的理论推导;最后扼要介绍了不同材料组合的基本理论。第三章首先介绍了消色差相位延迟器的理论研究状况;在前一章的基础上对片状双折射型消色差波片每一种设计方法进行了系统、深入的分析和讨论，总结出同种材料复合式消色差延迟片延迟量随波长变化的理论曲线;在复合式补偿器设计基础上讨论了其消色差性能;最后给出了不同材料组合下复合式消色差波片的设计参数．第四章，也是本文的主要创新之处，根据同种材料复合式消色差延迟片延迟量随波长变化的理论曲线，在片状三元复合式消色差波片的设计基础上提出了自己的优化设计方案，理论和实验分析表明：依据此方案选择不同的复合方式，精确调整复合角度，可以使消色差光谱范围得到明显拓宽，消色差精度也得到了进一步的提高;结合光学晶体材料本身的一些物理、化学特性，对两种复合式消色差延迟片进行了设计实例分析与讨论，并进行了实验误差、加工技术等方面的探讨，为今后的工作指明了方向。本论文为复合消色差波片设计提供了很好的理论依据，为进一步拓宽消色差范围、提高复合波片的消色差性能奠定了理论基础，因此摘要第3页我们的研究具有一定的实用参考价值．通过上述工作，作者认为今后工作的重点应是进一步提高现有的工艺技术水平、完善实验条件，使这一方面的工作取得更大突破。

关键词：复合式波片复合消色差延迟器优化设计云母波片石英波片琼斯矩阵实验误差加工技术

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基于弱值放大原理的波片温度效应测量研究

基于弱值放大原理的波片温度效应测量研究

作者：邓新晨华中师范大学

学位级别：硕士

量子弱测量技术是指通过非常弱的耦合作用,在不导致波函数坍缩的情况下,从量子系统中汲取出少量有用的物理信息。基于弱值放大原理,可以实现对微小物理量的测量,该技术已经广泛应用于光学精密测量领域。本文利用弱值放大技术来测量石英... 详细信息

量子弱测量技术是指通过非常弱的耦合作用,在不导致波函数坍缩的情况下,从量子系统中汲取出少量有用的物理信息。基于弱值放大原理,可以实现对微小物理量的测量,该技术已经广泛应用于光学精密测量领域。本文利用弱值放大技术来测量石英波片的温度效应。具体说来,该方案是以石英多级波片为研究对象,由于温度的变化造成n与n发生改变,从而引入一个微小的相位差改变量,通过后选择过程将其放大,由此实现对温度的高精度测量,并将弱测量技术与标准测量技术进行了对比。本文的研究对波片的外界影响因素---温度,提供了一种更为精密的非接触测量方法。

关键词：弱测量弱值石英波片温度