双向分束角对称的偏光分束镜设计与性能分析

为了获得分束角对称的偏光分束棱镜,在双Wollaston棱镜结构的基础上,通过合理设计棱镜左右两端晶体光轴的取向,使棱镜整体呈中心切面对称;在保证对正向入射的光对称分束的同时,对反向入射光同样可以对称分束,达到了双向对称分束的目的;在此基础上给出了晶体光轴的旋转角δ与棱镜结构角S以及与波长的关系;并分析了对633 nm设计的棱镜用于其他波长时分束角的对称性.结果表明：在±300 nm的光谱范围内,分束角的不对称度均小于0.24°.     

Wollaston式多光束分束棱镜的设计研究

基于方解石晶体的光学特性和传统Wollaston棱镜的结构特点,设计了一种新型Wollaston式多光束分束棱镜。棱镜的两块晶体的光轴不再是垂直的,而是呈现一定的角度。通过结合玻璃棱镜,可以实现三束或四束光束平行光束的出射。以晶体光轴夹角为45°角为例,对该棱镜进行了讨论研究。研究得出:当一束自然单色光入射时,当入射光束的光斑大小大于两平行光束之间的距离时,可以实现两束相互垂直的偏振光和一束自然光出射,当光斑大小小于棱镜中两平行光束之间的距离时,能够产生四束分开程度可调并且平行出射的偏振光。该棱镜能为不同的应用环境提供可调节的偏振出射光束,从而节约成本。     

偏光分束棱镜透射光强特性分析

偏光分束棱镜两出射光束的光强透射比会随入射角的改变而发生不同的变化,同时这种变化也会受设计角一定的影响。本文对它们的关系进行了分析。     

可调分束角棱镜分束光强比研究

利用相位匹配条件,坐标转换和菲涅耳公式推导出了可调分束角棱镜的光强分束比的数学表达式,分析了光束的入射角、棱镜的结构角,以及入射波长对光强分束比的影响,给出了使光强分束比为1的条件,并进行了实验测试,测试结果与理论分析相一致,为设计出射光强相等或近似相等的可调分束角棱镜提供了理论依据。     

Wollaston式平行分束偏光棱镜的光学特性分析EI北大核心CSCD

根据折射定律结合棱镜的结构特点,推导出了Wollaston式平行分束偏光棱镜所对应的切割角应满足的关系．利用菲涅尔公式和薄膜的光强透射理论,推导出棱镜的光强透射比、光强分束比和两出射光束的平行度表达式．通过Matlab数值模拟,研究并实验测量了棱镜的光强透射比、光强分柬比和出射光平行度随入射角或入射波长的变化关系．结果表明：出射光束的平行度与实验结果符合得非常好,光强透射比规律与理论结果一致．Wollaston式平行分束偏光棱镜的光强透射比和光强分柬比随入射角有微小的起伏变化,当入射光束的入射角在-3°～3°的范围内入射或波长在（400～1100）nm范围内变化时,两光束之间的夹角不超过0．42°,平行度稳定性较好．     

双反射偏光分束棱镜

利用单轴晶体的双反射效应,介绍两种新型复式偏光分束棱镜。给出的理论分析和实验测量均表明,该类棱镜具有良好的偏光分束性能。     

三元结构双反射平行分束偏光镜设计

为了节省冰洲石晶体材料,并实现两束偏振光的平行输出,采用冰洲石与光学玻璃组合的方法,给出一种双反射形式平行分束偏光镜的新设计。该棱镜为ZBaF3玻璃中间加冰洲石晶体薄片的三元结构,采用溴代萘胶合;选择合适的结构角,令电矢量振动方向相互垂直的两束偏振光分别在前胶合面、后端面发生全反射,并垂直上端面平行出射。实验测试表明,棱镜的透射比高于80%,消光比优于10-3。该设计在节省冰洲石晶体前提下,保持了良好的性能。     

三元结构剪切差对入射点连续可调的平行分束偏光镜设计

为了节省稀有的冰洲石晶体材料,并实现剪切差对入射点的连续可调,采用冰洲石与光学玻璃组合的方法,设计了一种新型平行分束偏光镜。该棱镜是在ZBaF3玻璃中间夹冰洲石晶体薄片的三元结构,并用溴代萘胶合;选择合适的结构角,令电矢量振动方向相互垂直的两束偏振光在不同端面平行出射。实验测试表明,棱镜的e光透射比高于70%,o光透射比高于85%,消光比优于10-3。该设计在大大节省冰洲石晶体的前提下,不仅保持了良好的性能,而且还实现了剪切差对入射点的连续可调,给使用带来了巨大的便利,具有良好的应用前景。     

一种激光平行分束器的设计

为满足波面剪切干涉和双细光束干涉曲反射表面非接触精密测量、台阶高度测量以及其他平行分光需要,利用双折射晶体特性,研究并设计了一种单一平板激光平行分束器。当一束激光入射到双折射晶体时,它的2个相互正交的的偏振分量将有不同的折射特性,因此特定晶轴方向和厚度的晶体平行平板可以实现入射光束的平行分束。描述了双折射晶体平行平板的分束原理,推导了分束距离与光轴方向、晶体厚度、入射角的关系,分析了分束距离随主要设计参数的变化规律。采用设计的晶体激光分束器进行了实验测试,验证了分析与实测结果的一致性。     

倾斜入射时偏振分束棱镜的角宽压缩效应

从理论上计算了由于光束倾斜入射产生的棱镜起偏系统角谱宽度的压缩效应,计算结果表明,入射光束相对于棱镜入射面的入射角越大对角谱宽度的压缩就越明显,不同材料的基底折射率的差别对角谱宽度的压缩影响不大。通过举例从膜系设计的角度进一步论证了这一结论。还指明在实际系统中可以保持入射光束的相对角度不变的情况下,通过改变棱镜的形状来达到倾斜入射的目的从而实现角谱宽度的压缩。对如何设计出高性能的宽角宽光谱偏振分束镜具有重大的指导意义。     

液晶棱镜双折射实验

介绍了液晶棱镜盒的制作及利用其测试液晶双折射的实验方法.这种棱镜盒的2片梯形透明导电玻璃的重合部分为等边三角形.不加电场时,液晶盒不是光学各向异性的单轴晶体,没有双折射现象,只能观察到散射现象;在电极上施加电压使液晶垂面排列,液晶盒成双折射单晶,利用三棱镜最小偏向角原理测试液晶双折射率.     

道威棱镜的偏振特性及偏振补偿研究

为了避免机载光电吊舱中共口径光学系统内部由于道威棱镜旋转引起的激光照射脉冲偏振态的变化,利用琼斯矩阵对道威棱镜的偏振特性与四分之一波片、半波片补偿道威棱镜旋转引起的激光脉冲偏振态变化进行了理论分析和实验验证。结果表明:线偏振的激光脉冲通过旋转一定角度的道威棱镜时,激光脉冲偏振态变为椭圆偏振,偏振态发生变化;而激光脉冲首先通过旋转一定角度的四分之一波片与半波片时,可使通过道威棱镜系统的激光脉冲偏振态保持不变,且两波片旋转角度与道威棱镜旋转角度之间存在一种非线性关系。采用偏振补偿方法可有效避免机载共口径光学系统中道威棱镜引起的激光脉冲偏振态变化,提高激光脉冲能量利用率,降低激光脉冲后向散射抑制难度。     

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。     

改型Wollaston棱镜的光程差及其特性分析

简述了改型Wollaston棱镜的偏光结构和分光机理;应用波法线追迹法分析了光在棱镜中的传播规律与波矢轨迹;推导出了任意入射面内、以任意角入射时光在棱镜中的传播方向及出射点坐标;给出了改型Wollaston棱镜中o光和e光光程差的理论表达公式;采用计算机模拟,给出了光程差随入射角、入射面与棱镜主截面的夹角、棱镜结构角及波长的变化曲线,并对其变化特性进行了深入的分析. 该研究对偏光棱镜的理论研究具有普遍的指导意义,为偏振分光器件及干涉成像光谱仪的研制和应用提供了重要的理论依据和实践指导. 关键词： 改型Wollaston棱镜 波法线追迹法 光程差     

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。     

多光谱全色分色棱镜的胶合

论述了多光谱全色分色棱镜组的胶合工艺。该棱镜组是由６块非标准角棱镜、１块底板和４块滤色镜共１１个零件所组成。该棱镜组各出射面与入射面之间的角度允差要求≤１０″，各通光面与底板底面之间的垂直度要求⊥≤１０″，棱镜中间还有两处空气隙，空气隙的宽度要求为Ｌ＝０．０５ｍｍ。另外，各棱镜在主光路方向上还有距离（光程）要求，因此该棱镜组的胶合工作成了该项任务加工中一个比较关键的技术。     

洛匈棱镜的正反向特性

给出了洛匈棱镜正、反向使用时分束角的精确表达式。从理论上证明,对任意合理的结构角及主折射率值来说,洛匈棱镜反向使用时的分束角小于正向使用时的分束角。研究了在锥光入射条件下洛匈棱镜中的e光和o光的传播方向、折射率、主平面、偏振方向等问题。证明了洛匈棱镜正向使用时第二块晶体中无偏折的光波只含有o光,参考圆圆周上各点光波的主平面相互平行,通过一个检偏器后可以实现消光;洛匈棱镜反向使用时,第二块晶体无偏折的光波同时包含了o光和e光,参考圆圆周上各点光波的主平面沿参考圆的径向,e光和o光的偏振方向分别沿径向和垂直于径向,通过检偏器后形成锥光干涉现象,不能消光。     

静态偏振风成像干涉仪中光在四面角锥棱镜中的传播规律研究

简述了自行设计的新型静态偏振风成像干涉仪的原理和四面角锥棱镜的分光机理;应用光线追迹法,推导出了主截面内任意光线在棱镜中的传播方向及出射点坐标,建立了平行光束经角锥棱镜后的偏向角和透过率的理论表达式;采用计算机模拟给出了偏向角和透过率随入射角的变化关系曲线;根据静态偏振风成像干涉仪的具体参数确定了四面角锥棱镜的侧面和底面夹角以及底边长度.该研究为静态偏振风成像干涉仪的研制提供了理论依据.     

冰洲石-玻璃组合e光超高透偏光棱镜

为了既节省稀有昂贵的冰洲石晶体材料，又尽量提高偏光棱镜的透射比，设计了一种冰洲石晶体与光学玻璃组合的方法。叙述以布儒斯特角入射来提高偏光棱镜e光透射比的设计方案。该棱镜可用甘油或有机硅胶将FK 2玻璃与冰洲石晶体胶合而成。理论分析和实验测试表明，该棱镜的透射比高于96％，消光比优于10-5，在一定情况下可以取代纯冰洲石晶体材料的偏光棱镜。