新型偏振干涉成像光谱仪中格兰-泰勒棱镜像质分析与评价

阐述了自行研制的新型偏振干涉成像光谱仪中重要偏光器件格兰-泰勒棱镜的分光机理,应用光线追迹法分析计算了光在格兰-泰勒棱镜中的传播规律与光线轨迹;推导出了任意角度入射时光线在棱镜中的传播方向及出射点坐标;给出了格兰-泰勒棱镜的像点位移和色差理论计算公式.该研究对晶体器件像质的分析计算及评价具有普遍的指导意义,为新型偏振干涉成像光谱技术的研究以及偏振干涉成像光谱仪的研制提供了重要的理论依据. 关键词： 偏振干涉成像光谱仪 格兰-泰勒棱镜 像点位移 色差     

短波红外棱镜-光栅-棱镜成像光谱仪光学系统设计

提出了一种基于棱镜-光栅-棱镜分光器件的短波红外成像光谱仪光学系统,该系统由离轴三反射式望远物镜、准直镜、棱镜-光栅-棱镜和会聚镜组成,光谱覆盖950～2 500 nm,空间视场达到22.5°.在实现宽视场、宽波段设计的同时,优化设计了棱镜-光栅-棱镜分光器件的各个参量.通过偏斜会聚镜光轴和棱镜-光栅-棱镜光轴在光谱维...     

棱镜-光栅-棱镜光谱成像系统的光学设计

设计了一种基于棱镜-光栅-棱镜(Prism-Grating-Prism,PGP)分光器件的新型成像光谱仪.论述了此成像光谱仪的工作原理和结构形式,包括PGP、准直物镜和成像物镜的设计要求.PGP元件中采用体积相位全息透射光栅,可以获得高的衍射效率,并且能与棱镜较好地胶合.给出了此成像光谱仪的设计结果,其光谱范围为400～800 nm,像元光谱分辨率约1.6 nm,系统长度为85 mm.     

微分干涉相衬显微镜中偏光棱镜设计

微分干涉相衬显微测量术在生物医学、材料科学等领域中有广泛应用 ,其中偏振分光棱镜设计是关键技术之一。对应用于微分干涉相衬显微系统中的偏振分光棱镜 Nomarski棱镜的主要参数之间的关系进行分析 ,并做了设计计算 ,得出了一些有实用价值的结论 ,使 Nomarski棱镜的设计更简便 ,有利于促进微分干涉相衬显微测量术在我国的推广应用     

一种新型偏振无关光交错复用器的设计

设计了信道间隔为50 GHz、纹波小于0.05 dB、0.5 dB带宽大于0.27 nm、20 dB带宽小于0.32nm的新型Gires-Tournois谐振腔式Michelson干涉仪型偏振无关光交错复用器(即Interleaver).该滤波器由两个c-偏振器、两个Gires-Tournois谐振腔和s-光分光棱镜组成.入射光经该干涉系统产生两组等间隔互补条纹,形成了梳状分离谱,通过合理选取Gires-Tournois谐振腔各参量值和Michelson干涉仪两臂长值,可实现不同种类滤波器件,这类Interleaver具有零畸变、宽平坦带宽、高隔离度以及结构简单,易于装调等优点.     

基于组合Wollaston棱镜成像光谱仪的视场扩大原理分析

论述了视场扩大型成像光谱仪的核心部件——组合Wollaston棱镜的结构和分光机理;应用波法线追迹法分析了光在任意方位入射面内,以任意角入射时组合Wollaston棱镜中的波矢传播规律;推导出了光在棱镜中的传播方向及出射点坐标;给出了传播过程中e光和o光之间光程差的理论表达式;采用计算机模拟,给出了光程差随入射角和入射面方位角的变化曲线;在此基础上对组合Wollaston棱镜扩大光谱仪视场的原理进行了深入分析和讨论.上述研究对偏振干涉成像光谱技术的理论研究与技术创新,对自行设计的稳态大视场偏振干涉成像光谱 关键词： Wollaston棱镜 偏振干涉成像光谱仪 波法线追迹法 视场扩大原理     

基于偏振分光棱镜的表面等离子体波传感系统

常规棱镜表面等离子体共振(SPR)传感器检测系统共振波谷浅且谷底平坦,从而导致共振波长不易确定。在常规棱镜SPR传感器系统基础上,加入偏振分光棱镜(PBS),构建了一种新型棱镜SPR传感器系统。对PBS的分光带宽展宽进行了研究,提出了基于膜系设计的展宽方法。在无水乙醇检测的实验中,滤除s偏振光后,共振波谷谷底曲率半径由86.2394减小到39.3990,近似减少为滤除s偏振光之前的1/2,这与理论分析相吻合。采用常规和新型棱镜SPR检测系统分别对折射率在1.32~1.39内的6种液体进行了测量,分辨率从1.62×10-4提高到1.55×10-4。该系统能较好地滤除s偏振光,使得共振波谷更加尖锐,从而提高共振光谱的检测精度。     

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     

基于渥拉斯顿棱镜的单路实时偏振成像系统设计

针对非实时成像中动态场景偏振探测产生的虚假偏振信息问题,充分利用渥拉斯顿棱镜的分光特性,设计了一种新型实时偏振成像系统.采用像方远心望远透镜系统、准直透镜系统并设计匹配的成像镜系统,在单探测器阵列上同时获取偏振态相互垂直的两幅偏振图像.通过全系统联动设计与优化,系统的调制传递函数在截止频率处不小于0.55,全系统弥散斑均方根半径小于5.3μm,即小于探测器像元尺寸,满足成像设计要求.仿真结果证明该成像系统可有效解决传统分振幅偏振成像系统的实时性差的不足,分孔径偏振成像系统的能量利用率和分辨率低的问题以及偏振焦平面方法中光路串扰的缺陷,应用前景广阔.     

薄膜对激光测距中棱镜器件选择的影响

分光棱镜是一些测距系统中的关键元件,而分光膜又是关键中的关键。采用45°与30°两种不同的分光棱镜,制备不同的分光膜。利用这两种棱镜作测距实验,发现在相同的天气和系统条件下,45°棱镜测距能力为800m;而30°棱镜测距能力为1800m。所以,在实际设计中一定要考虑分光膜的p偏振的影响。     

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.     

一种覆盖全通信波段的新型宽带偏振无关双芯光纤定向耦合器的研究

提出了一种新型的双芯光子晶体光纤, 应用全矢量有限元方法分析了光纤各种结构参数对光纤宽带特性和偏振无关特性的影响. 在此基础上优化设计了一种50:50的双芯光子晶体光纤耦合器, 在1.225—1.675 μm波长范围内实现分光比小于1%、两偏振态之间的分光比差小于0.5%的优良特性. 由于引入了仅对偏振特性影响明显的相对独立的中心调制区, 不仅降低了光纤的优化设计难度, 而且实现了与普通单模光纤相匹配的模场特性, 能有效地降低耦合器的接续损耗与制作难度. 研究成果为研制接续损耗低、超宽工作带宽、偏振不敏感等特性的新型光定向耦合器提供了理论基础.     

立方棱镜二向分光膜的研制

在立方棱镜内镀制二向分光膜,由于强烈的偏振效应,影响了反射率的提高。本文简略地叙述了减小偏振效应的方法,並着重介绍了反可见透1.06μ和透可见反1.06μ两种二向分光膜的膜系设计与制备工艺。     

光轴在入射面内的负单轴晶体e光全反射角公式

利用惠更斯作图法推导了光轴在入射面内的负单轴晶体e光全反射角公式i=arcsin1n(n2o-n2e)cos2α n2e,并运用该公式设计和改进格兰-汤姆孙偏振棱镜.研究表明,当光轴垂直于分界面且θ=26°时,所设计的改进型格兰-汤姆孙偏振棱镜用料最省.     

基于洛匈棱镜的偏振度测量与空间退偏度分析方法研究

空间平均型退偏要求退偏后的光束不仅具有低偏振度,还要求避免偏振态的空间带状连续分布.为了实现光束偏振度的测量和空间退偏度的观察,提出基于洛匈棱镜的偏振度测量方法,理论推导了偏振度和各个光功率测量值之间的关系,设计了实验装置,并与全偏振度测量方法进行对比.结果显示:两种测量方法得到的偏振度相对偏差为0.192%,但洛匈棱镜能将o光和e光在空间分离,能对光束偏振态的空间分布进行观测.基于洛匈棱镜的偏振度观测方法结构简单,操作方便,在偏振度和偏振态的空间分布的同时观测中有重要应用.     

激光偏振分光棱镜的设计与测试

<正> 欲将一束单色平行自然光的P分量和S分量分开,达到偏振和分光的作用,在激光技术和干涉计量技术中应用甚广。我们所制作的激光偏振分光棱镜是一种薄膜偏振器,能基本上     

新型小尺寸窄带偏振分光器在光纤通信中的应用

在光纤通信中,为了在不改变调制波长范围的基础上仍能实现更多数据通道的波分复用,设计了一种新型的小尺寸窄带偏振分光器,用于对现有的数据通信网络进行扩容以及提高光信号的信噪比。在该分光器上蒸镀了两种新设计的膜系,一层是窄带滤光膜,另一层是偏振分光膜。采用TFCalc软件仿真,设计结果中窄带滤光膜的带宽约为0.4 nm,偏振分光膜在1 530～1 560 nm范围内对p光的通透性能优于99.8%。基于以上膜系设计在BK7光学玻璃上实际制备两组膜系,实验采用Agilent 8164-A型光波测量系统对经过膜后的光进行光谱分析。结果显示,窄带滤光膜的实际带宽优于0.4 nm,增益平坦度小于-0.05 dB,相比现有常见的0.8 nm滤光膜具有更窄的带宽,可以实现在调制波长范围不变的条件下增大波分复用的数据通道总量。偏振滤光膜的实际p光透光率为99.6%,相比仿真值略低,但仍优于设计要求,相比传统分光器的光信号强度保留效果更好,具有更高的信噪比。综上所述,该分光器具有更好的应用价值和实用意义。     

三元结构90°转向起偏棱镜的设计研究

为了节省稀有昂贵的冰洲石晶体材料,采用冰洲石晶体与光学玻璃组合的方法,设计了一种新型起偏棱镜。设计样品为ZBaF3玻璃中间加冰洲石晶体薄片的三元结构,并通过大折射率液态胶合剂溴代萘胶合而成。该棱镜既可以实现o光的偏振输出,又可实现入射光的90°转向。实验测试结果表明:设计棱镜的透射比在80%以上,消光比优于1-0 3。理论分析和性能测试均表明:三元结构冰洲石-玻璃90°转向起偏棱镜在一般情况下,可以取代相应的纯冰洲石晶体材料的偏光棱镜。     

共孔径偏振耦合分光系统中反射镜造成的相位延迟差的测量

激光信标共孔径发射接收偏振分光系统的动态相位补偿需要测量望远镜各反射镜对s光和p光的相位延迟差。利用Stokes矢量和Mueller矩阵建立了物理模型,并推导出用测得的回光功率计算相位延迟差的解析式。提出一种通过实验测量回光功率计算反射镜相位延迟差的方法,解决了在0～2p范围内唯一确定反射镜相位延迟差的问题。实际测量了两块反射镜的相位延迟差,并将测量结果用于动态相位补偿偏振分光实验,验证了该方法的正确性。分析了偏振分光棱镜、法拉第旋光器以及近似计算这3个主要的测量误差源,并估计总测量误差约为1°。     

共孔径偏振耦合分光系统中反射镜造成的相位延迟差的测量

 激光信标共孔径发射接收偏振分光系统的动态相位补偿需要测量望远镜各反射镜对s光和p光的相位延迟差。利用Stokes矢量和Mueller矩阵建立了物理模型,并推导出用测得的回光功率计算相位延迟差的解析式。提出一种通过实验测量回光功率计算反射镜相位延迟差的方法,解决了在0～2p范围内唯一确定反射镜相位延迟差的问题。实际测量了两块反射镜的相位延迟差,并将测量结果用于动态相位补偿偏振分光实验,验证了该方法的正确性。分析了偏振分光棱镜、法拉第旋光器以及近似计算这3个主要的测量误差源,并估计总测量误差约为1°。