五角棱镜制造角差及抖动对其转向角的影响

从五角棱镜的原理和特性出发,分析了在理想条件下五角棱镜的转向角不受入射角的影响,详细讨论由于五角棱镜加工角差和相对入射光束抖动对其转向角的影响,给出了相应的精确表达式。其中对于入射光在垂直于入射面抖动的情况,由于不能简单从二维几何光学关系分析,而采用了矢量分析方法,得出:当角差δβ=δθ时,入射角抖动对转向角偏差的影响可以忽略,而转向角偏差与制造角差几乎成线性关系。为五角棱镜用于计量测试误差分析提供了理论依据。结论对五角棱镜的制造也有很大理论指导的意义。     

棱镜非线性波导耦合光学双稳理论

利用菲涅耳公式计算了棱镜非线性光波导耦合.从理论上分析了该双稳器件的调制和反馈特性,模拟出不同偏置角的光学双稳曲线,能定量地分析双稳最小偏置角,双稳阈值功率等.     

冰洲石晶体Wollaston棱镜分束角的温度效应

为了了解温度变化对冰洲石晶体W0llaston棱镜分束角的影响,首先需决定棱镜分束角的两个因素,即棱镜的结构角和晶体中o光、e光的主折射率;然后从温度对这两个因素的影响出发,从理论上对冰洲石晶体Wollaston棱镜中的o光、e光分束角的温度效应进行了研究。结果表明,随着温度的升高,两分束角减小,但o光减小的幅度要比e光大得多。建立了实验测试系统,实验测试结果与理论分析结果相吻合。     

冰洲石-玻璃组合平行分束偏光镜的设计研究

为了既节省稀有昂贵的冰洲石晶体材料，又实现偏振光的大剪切差输出，采用冰洲石晶体与光学玻璃组合的方法，设计了一种新型平行分束偏光镜。该棱镜的前后半块分别为ZBaF₃玻璃和冰洲石晶体，由大折射率液态胶合剂溴代萘胶合而成。实验测试表明：该棱镜透射的2束平行光的消光比，o光可达10^－5；尽管受到光学玻璃的影响，e光的消光比仍优于10^－3；透射比均与纯冰洲石晶体材料的棱镜基本相当。理论分析表明：该棱镜自身结构带来的性能影响在一定情况下完全可以忽略，因此具有较好的应用前景。     

空间外差光谱仪视场展宽棱镜设计理论与方法

空间外差光谱仪采用特定楔角的棱镜实现视场拓展是提高仪器通量和辐射灵敏度的重要手段之一。借鉴传统傅里叶变换光谱仪视场展宽基础理论,结合空间外差光谱仪的技术特点,研究了基于数值归纳方法进行视场展宽棱镜设计的理论依据和实现途径。分析了不同Littrow角和目标波数下视场展宽棱镜顶角的最优取值及最大视场展宽容限。结果表明数值归纳方法全面衡量各级次视场对相位差的影响给出视场展宽棱镜顶角的最优取值,与传统理论推导方法相比,沿色散主截面方向视场容限提高了10%～30%,且数值归纳方法设计空间外差视场展宽棱镜简单、直观,在设计过程中可同时分析仪器参数对视场展宽容限的影响。     

快速空间测角系统中偏振像差的分析与研究

快速空间测角系统需要在一定的平移范围内均能实现测量功能,这就要求光束在接收单元具有一定的覆盖面积.受器件尺寸所限,选择对入射光束进行扩束,然而非正入射光经过系统会产生偏振态变化,存在偏振像差,引起测量误差.本文通过采用偏振光线追迹的方法,结合电磁场的边界条件,对快速空间测角系统中一定方位及入射角范围内的光束通过偏振棱镜后出射光束的偏振态变化与分布进行了理论研究及仿真分析;并通过搭建实验平台,利用平移接收单元来模拟不同的入射方位及角度变化.根据实验值与仿真结果的对比分析,得出在方位角为0o时,测量误差较小,在方位角为90o时,测量误差最大,且随平移距离(即入射角)的增大,测角误差增大.验证了偏振像差的存在对系统测角带来的影响及理论分析的正确性,并提出了改进措施.所得研o究结果对优化系统结构并进一步提高系统性能具有一定的指导意义.     

液体折射率测量实验中提高半荫视场可见度的途径

分析了掠入射法测定液体折射率实验中棱镜角的选择范围,提出了增加半荫视场可见度的途径,讨论了光源位置和棱镜选取对半荫视场分界线可见度的影响,得出了实验室常用棱镜的选择方案.     

Temperature Influence on Divergence Angles of Quartz Crystal Wollaston Prism

We propose a structural angle and main refractive indices as two key factors to understand the temperature influence on the divergence angles of the Wollaston prism. The temperature influence on the divergence angles of quartz crystal Wollaston prism is studied theoretically. The results show that divergence angles decrease with increasing temperature, while the divergence angle of e-light decrease more quickly than that of o-light. The testing system is established to verify the above results, and the experimental results are in agreement well with the theoretical analysis.     

Modeling and analysis for the image mapping spectrometer

The snapshot image mapping spectrometer(IMS) has advantages such as high temporal resolution,high throughput,compact structure and simple reconstructed algorithm.In recent years,it has been utilized in biomedicine,remote sensing,etc.However,the system errors and various factors can cause cross talk,image degradation and spectral distortion in the system.In this research,a theoretical model is presented along with the point response function(PRF) for the IMS,and the influence of the mirror tilt angle error of the image mapper and the prism apex angle error are analyzed based on the model.The results indicate that the tilt angle error causes loss of light throughput and the prism apex angle error causes spectral mixing between adjacent sub-images.The light intensity on the image plane is reduced to 95%when the mirror tilt angle error is increased to ±100 "(≈ 0.028°).The prism apex error should be controlled within the range of 0-36"(0.01°)to ensure the designed number of spectral bands,and avoid spectral mixing between adjacent images.     

电场作用下S修饰C24N24从CO2/N2混合气体中选择性吸附

在燃烧后气体中选择性捕获CO2,对减缓因CO2浓度过高引发的环境问题具有十分重要的意义。本文采用第一性原理计算的方法,研究了外加电场作用下S修饰C24N24富勒烯对CO2的选择性吸附性能。首先研究了S@C24N24的结构和性质,发现其具有良好的稳定性。其次,研究了无电场时S修饰C24N24富勒烯对CO2的吸附行为,发现其吸附为弱的物理吸附。另外,进一步研究了外加电场作用下S@C24N24对CO2的吸附行为。结果表明,结合距离（CO2与S）和CO2的键角（O=C=O）随电场的增大而减小;当电场增加到0.018 au时,物理吸附转变为化学吸附。关闭电场时,化学吸附又转化为物理吸附。此外,即使在相同的电场条件下,S修饰C24N24富勒烯对N2的吸附也为弱的物理吸附。这表明,通过控制外加电场的开/关,S@C24N24可以从CO2/N2混合气体中选择性捕获/释放CO2,可作为选择性捕获CO2的优良候选材料。     

冰洲石偏振光棱镜的性能测试及制造工艺

本文介绍了冰洲石晶体的性能检测试验，冰洲石偏振光棱镜的制造工艺，冰洲石偏振光棱镜消光比的检测以及冰洲石偏振光棱镜的部分性能检测试验。延边冰洲石晶体是属于光学质量很高的无色透明晶体，其化学成分纯净，双折射和偏振现象明显，光谱透过的范围为０．２１４～２．５μｍ，寻常光线的折射率为１．６５８９，非常光线的折射率为１．４８６９。用它制成有偏光棱镜，其性能良好。格兰·泰勒棱镜在电源电压９５０Ｖ，注入能量４５Ｊ，４０次／ｓ的强功率激光作用下能连续工作２０ｍｉｎ，无自振现象，插入损耗小，透射率高。渥拉斯顿棱镜在ＰＬＤＶ型偏振差动式激光流速仪和ＬＤＶ／ＬＺＦ型二维多用激光流速仪上使用，其效果良好，波长为６３２．８ｎｍ时，其波振面畸变为λ／６－λ／８。格兰偏振棱镜的散射和吸收小于１％，消光比可达１０￣（－５），可作为光学精密测量和高灵敏度探测等仪器中较理想的光学元件。     

一种多棱镜组合设计优化图像干涉性能的新方法

为了在不影响干涉条纹成像质量的基础上通过增大双折射棱镜结构角的方法获得更细致的光谱成分,优化设计了双折射棱镜的结构.通过计算分束角与结构角之间的函数关系,分析得知在传统双折射棱镜后附加一个与第二个楔形同性质的等腰三角形棱镜,使出射棱镜的o光和e光平行于光轴,即分束角α为0°,从而干涉条纹的成像不再受分束角的变化所影响....     

光正反方向入射冰洲石Wollaston棱镜分束角的温度效应

为了了解温度变化对光正反方向入射冰洲石晶体Wollaston棱镜分束角的影响,首先明确了棱镜的结构角和晶体中o光、e光的主折射率是决定棱镜分束角的两个因素;然后从温度对这两个因素的影响出发,从理论上对光正反方向入射冰洲石晶体Wollaston棱镜o光、e光分束角的温度效应进行了研究,结果表明：随温度的升高,光正反方向入射时Wollaston棱镜两分束角均在减小,但光正方向入射时o光分束角减小的幅度要比e光大得多,而光反方向入射时e光下降幅度要比o光大得多;总体上光反方向入射要比正方向入射分束角受温度的影响大,实验测试结果与理论分析相吻合.     

On the validity of an approximation for the deviation of a light beam. by a prism

According to many textbooks on optics, the deviation angle of a prism with the apex angle (or prism angle), %, and the refractive index, n, with respect to the surrounding medium can be approximated by '_appr=(n-1)%, if %€?/2 and the angle of incidence !₁€?/2. The validity of this approximation is investigated considering the relative error of the deviation. It is shown that this approximation can be extended to angles of incidence !₁=n% with very fair accuracy and even to larger prism angles %<?/4 in the range of angles of incidence near the minimum of deviation depending on the acceptable relative error.     

多谱线He-Ne激光器中棱镜组件的热变形研究

拉曼散射分析通常使用多谱线He-Ne激光器作为光源。通过建立多谱线He-Ne激光器腔内棱镜组件的有限元模型,并进行热变形分析,得到了棱镜组件的热变形位移结果。讨论了在棱镜角度改变时多谱线He-Ne激光器输出谱线的变化情况,通过实验进一步验证了仿真结果的准确性。结果表明:多谱线He-Ne激光器长时间工作会使温度升高,严重影响其腔内棱镜的偏转角度,使得其输出谱线发生一定的漂移。当腔内温度继续升高到一定值时会导致激光器不出光,此时,应当采取散热装置或者温度控制措施。     

利用棱镜减小自衍射信号光角色散的研究

自衍射效应在飞秒激光领域有非常重要的应用,如提高飞秒脉冲的时域对比度、作为自参考光谱干涉脉冲测量法的参考光、作为频率分辨光学开关法的信号光等.然而,具有较宽光谱带宽的飞秒激光在自衍射效应过程中产生的信号光存在明显的角色散,这给自衍射效应的应用带来不利影响.本文研究发现通过在自衍射效应的一个光路中加入等腰直角棱镜,当到棱镜的入射角为23fi时可以明显地减小飞秒激光脉冲自衍射信号的角色散.这就为以后将自衍射效应更好的应用到飞秒激光脉冲的研究提供了有用的参考.     

基于Wollaston棱镜的图像复分快照式成像光谱仪设计

设计一种以Wollaston棱镜为分光元件的图像复分快照式成像光谱系统,主要包括前置望远物镜、准直镜、Wollaston棱镜组、成像镜和补偿滤光片。此类光学系统可以一次曝光获取同一目标景物在不同波长下的二维信息。光束经过Wollaston棱镜组分光,为了使不同波长对应景物不至于重叠,要求分束角度比较大,这样进入成像镜的光线入射角度相对较大,无疑增加了成像镜的设计难度。分析了基于Wollaston棱镜的图像复分快照式成像光谱仪的原理及特点,设计了一套完整的成像光谱系统。全系统结构复杂,光学系统的光阑必须匹配好。为了使得不仅单个镜头成像质量良好,而且镜组之间能够良好的衔接,将前置望远物镜设计为像方远心结构,准直镜设计为物方远心结构。全系统采用多重结构,使得16个谱段在56线对处的MTF值均接近衍射极限,点列图中RMS值基本都在艾里斑以内,系统成像质量良好。     

基于镀膜四面角锥棱镜技术的上层大气风场探测研究

阐述了“镀膜四面角锥棱镜（coating pyramid prism, CPP）”技术探测上层大气风场的原理,提出可以在四面角锥棱镜的4个面上分别按λ/4（λ波长）的步进光程差递增镀增透膜,同时获得一个干涉条纹中的4个强度值,实现上层大气风场的探测模式.对该模式下的相关参数进行了理论计算并得出结论：四面角锥棱镜的顶角必须大于24°、宽度为8mm的对称光束入射到CPP顶点能满足LF7玻璃上镀MgF₂增透膜以实现大气风场探测的要 求.按9°×9°干涉仪视场和CCD4.5°×4.5°视场设计了干涉仪前后的光路,用CCD照相机并调 节定标光源Kr灯557.0nm到所需光束宽度进行了模拟实验,分别得到顶角为60°和９０°的 两面镀膜棱镜在CCD上的两个干涉光斑,这两个光斑再复制即可获得CPP的4个干涉光斑,从 而证实了CPP技术探测上层大气风场的可行性.该模式发展了被动探测上层大气风场的光学遥 感探测技术. 关键词： 四面角锥棱镜 镀膜 上层大气风场 探测     

光隔离器用微型晶体偏光棱镜的研制

本文以光隔离器用偏光棱镜为例介绍了微型晶体偏光棱镜的设计、材料选择以及加工方法。将通光孔径小于５ｍｍ的偏光棱镜称为微型棱镜。其结构设计通常遵从常规偏光棱镜的设计方法，但是考虑到器件微型化造成的材料机械强度的降低、加工应力对器件性能的影响以及加工工艺的技术难度的增加等因素，作者在器件结构设计上作了周密地考虑。为配合设计工作，文中相应地详细介绍了材料性能的检测方法，并给出了典型材料的测量数据结果。文中最后部分较为完整具体地介绍了借助晶体靠模技术对微型偏光棱镜实施加工的过程。本文对从事小型精密光学器件设计加工人员有一定的参考作用     

Rochon起偏分束棱镜的结构设计

Ｒｏｃｈｏｎ棱镜是一种重要的冰洲石起偏分束器。本文通过分析棱镜结构设计中涉及的切割角、偏向角、半视场角和所用胶合剂的折射率等因素，提出了一种设计方法，并形成计算机程序，不仅可以优化结构参数；还可以对棱镜的若干性能作出预测。