布儒斯特定律演示仪的研制与教学

创新的动力来自学生的好奇心和求知欲。通过布儒斯特定律演示仪的制作过程,讲述学生如何提出问题,做出猜想与假设,进一步实验研究,制作作品,不断地修改作品,努力寻求最佳的答案。使得学生提出的想法能够得以实现,学生研究的欲望得到维持或加强,学生的创新意识得到提高,学生的创新能力得到培养。     

基于布儒斯特定律的宝石折射率的测量

折射率是天然或人造宝石均具备的特征参量,对于宝石种类和纯度的鉴定具有重要意义.本文基于大学物理实验教学中的布儒斯特定律,设计了无损测量宝石折射率的方案,并搭建了完整的测量和导向装置,实现了对待测样品折射率参量的高精度自动采集.测量结果表明：利用该装置测定和田玉、钻石样品的折射率值与理论值吻合较好.     

一种确定偏振元件透光方向的简单方法

<正> 两块偏振片,很容易使它们的透光方向正交(消光)。但如果没有其他透光方向已知的偏振元件,如何确定它们的透光方向?下面提供一种简易方法。若如图1所示,起偏器透光方向P_1位于竖直方向上,检偏器透光方向P_2位于水平方向上(起偏器、检偏器都平行于纸面放置,光线由纸面向着观察者),则看到消光;若这时把起偏器或检偏器绕竖直轴翻转180°,则视场仍将保持消光。这一现象提供了起偏器和检偏器的     

数值模拟在布儒斯特定律教学中的应用

光的偏振是大学物理光学部分的重要内容,光的偏振特性被广泛应用于生物检测和传感等领域.以布儒斯特定律为例,展示了数值模拟在光的偏振部分教学中的应用.利用基于有限元分析法的Comsol软件,论文首先通过数值模拟清晰地呈现了自然光和线偏光以布儒斯特角入射时在两种不同介质表面的反射和折射特性;进而通过在棱镜表面镀高低折射率交替的多层介质膜的方式实现了偏振光分束.借助数值模拟,学生能更好地理解相关知识,同时还学会利用数值模拟拓展相关知识的应用.     

基于布儒斯特定律的分光仪测量玻璃折射率实验

光学材料折射率测量的常见方法有阿贝折射仪全反射法,分光仪最小偏向角法等.本文描述了运用布儒斯特定律在分光仪上测量折射率的新实验方法,并得到相关测量数据.     

布儒斯特角的测量方法

基于布儒斯特定律和马吕斯定律,利用偏振片的巧妙组合,实现了对介质布儒斯特角和折射率的精确测量.     

多个布儒斯特窗大型光学元件的损伤在线检测

 针对高功率固体激光装置主放大器中以布儒斯特角放置的大型光学元件,设计了一套损伤在线检测系统。该系统利用望远系统倍率不变特性实现了多个光学元件在线等精度、等分辨率检测;采用景深理论,通过仔细调节孔径光阑的大小,以达到既能测量同一倾斜光学元件上的不同损伤点,又能减小相邻光学元件间损伤信息相互影响的目的。通过亮场成像纵向定位损伤位置,而利用暗场成像横向定位损伤的大小。实验证明了该方法的可行性和有效性。该检测方法适用于各种多个倾斜放置的光学元件的损伤在线检测。     

多个布儒斯特窗大型光学元件的损伤在线检测

针对高功率固体激光装置主放大器中以布儒斯特角放置的大型光学元件,设计了一套损伤在线检测系统。该系统利用望远系统倍率不变特性实现了多个光学元件在线等精度、等分辨率检测;采用景深理论,通过仔细调节孔径光阑的大小,以达到既能测量同一倾斜光学元件上的不同损伤点,又能减小相邻光学元件间损伤信息相互影响的目的。通过亮场成像纵向定位损伤位置,而利用暗场成像横向定位损伤的大小。实验证明了该方法的可行性和有效性。该检测方法适用于各种多个倾斜放置的光学元件的损伤在线检测。     

Polarizer with Nonrectangular Grooves in the HE11 Mode Transmission Line

This paper presents experimental results on polarizers with nonrectangular grooves to be used in high power millimeter wave transmission lines for electron cyclotron heating (ECH) of fusion plasmas. A low-power test at a frequency of 106.4 GHz has been carried out for several polarizers with different groove depths. The polarization characteristics experimentally measured are in good agreement with numerical results in which the actual groove shape functions are taken into account. This confirms the design optimization for future polarizer. Favorable results have also been obtained in a 400 kW-level high-power test for the polarizer installed in an ECH transmission line of the Heliotron-E plasma device.     

测量石英晶体光轴方向厚度的光谱分析法

基于石英晶体的旋光色散原理,提出了一种测量石英晶体光轴方向厚度的光谱分析方法。利用光学矩阵方法对测量原理进行了分析,指出通过测量由两个正交的偏光镜和待测石英晶体所组成的系统的透射曲线就可以精确计算出待测石英晶体的厚度。在实验的过程中进行了误差分析,分析表明选取长的测量波段、低的扫描速度、短的响应时间和小的狭缝宽度都有利于提高测量精度,并从理论上证明所得厚度的精度高于电子数显千分尺的测量精度。利用三种不同的方法对两块不同厚度的石英晶体进行了测量,测量结果表明利用提出的方法所得厚度的精度可以达到0.1μm,与理论分析的结果相一致。     

近红外亚波长硅光栅偏振器的设计

利用泄漏模共振效应以及等效介质理论设计出工作在近红外波段的一维亚波长硅光栅偏振器。采用散射矩阵方法和时域有限差分方法对结构进行设计和优化,模拟结果显示在正入射条件下,该偏振器在1284-1575nm波长范围内的消光比大于100（20dB）,而TM模的透射率高于98％。同时对该偏振器的角度特性以及制备容差进行了讨论,计算结果表明该偏振器具有较大的角度与制备容差。     

光轴方向任意时光折变晶体中体全息光栅的衍射性质

利用坐标旋转方法和Kogelnik耦合波理论,建立了光轴方向任意时单轴晶体中体光栅布拉格衍射的耦合波方程,分析了Li NbO3晶体的光轴方向对光折变体全息光栅的各向同性和各向异性布拉格衍射性质的影响。模拟计算表明,在给定光栅的结构参量时,通过适当选择光轴方向角可以使得光折变体光栅的各向同性和各向异性布拉格衍射的衍射效率达到最大,给出了相应类型的衍射效率取得最大值时晶体光轴的大致方向。这些理论分析为光折变体全息光学器件的优化设计和进一步广泛应用提供了很好的理论参考依据。     

保偏光纤和偏振器对传输光光谱的影响

保偏光纤和偏振器的参数以及它们之间的连接角度对传输光的光谱特性有重要的影响。利用琼斯矩阵建立了光波的传输模型,首次讨论了光波偏振度、光纤长度、光纤之间以及光纤与器件之间的对轴角度等对输出光谱的影响。研究表明,当光纤之间或光纤与器件之间的对轴角度不为零时,完全非偏振光的输出光谱形状不会发生改变,而偏振或部分偏振光波的输出光谱中叠加了周期函数。对轴角度一定时,光纤越长,周期函数的周期越小;光纤长度一定时,在一定的范围内,对轴角度越大,周期函数的幅值越大。通过实验对结论进行了验证。结论对采用保偏光纤和偏振器的系统具有理论指导意义。     

Comprehensive Study of the Waveguide Polarizer Based on the Resonant Tunneling Effect

We examine the thickness of various layers in terms of the dependence of the loss of various modes in a waveguide polarizer based on the resonant tunneling effect. An improved method is proposed to obtain the optimum design of such a polarizer. Fabrication tolerances of the designed device are also discussed. The study should be very useful in the design of a waveguide polarizer and other devices, such as selective wavelength filters, based on the same principle.     

面形误差对亚波长金属光栅偏振器性能的影响

基于严格耦合波理论分析了光栅面形误差对亚波长金属光栅偏振器偏振性能的影响.通过对数值结果的分析发现,光栅圆角误差、光栅侧壁倾斜误差和光栅表面粗糙误差对光栅的TM透射效率影响不大,但它们使得光栅的消光比明显降低.因此,面形误差使得光栅的偏振性能明显降低.理论分析表明,顶角为直角、侧壁垂直和表面光滑的理想矩形光栅结构的偏振性能最好.     

多程片状放大器用作电光开关检偏器研究

用布儒斯特角放置的多张放大器片作大口径电光开关的检偏器,不仅有利光束的传输,而且可以有效降低装置的工程造价和难度。本文计算了不同的片放张数、放大器增益和普克尔盒效率与系统隔离效率之间的关系。在多程系统上进行了实验测试,结果为在相同输入光强时,普克尔盒工作与不工作时输出光束强度相差8倍。     

Theoretical and experimental research on spectral performance and laser induced damage of Brewster's thin film polarizers

Polarizers respectively with broad polarizing region bandwidth, large layer thickness error tolerance and high extinction ratio are designed and prepared. Transmittance spectra of the prepared samples are measured at Brewster's angle, and the results show that different requirements can be fulfilled by optimized designs. Spectral performance of designs with higher layer thickness error tolerance coincides better with the theoretical spectra. Laser induced damage threshold of the prepared samples are evaluated. Electric field distribution, defect, film absorption, and damage morphology are investigated, and the results indicate that electric field distribution in high index layers is the main reason that causes the difference of laser induced damage threshold. For both p polarized and s polarized light, the lower the electric field peak value and the farther the layer, which has the strongest electric field away from air, the higher the laser induced damage threshold.     

Effects of Thermal History in the Fiber Production on Preferential Orientations of Molecular Planes of Rigid-Rod Polymers along the Radial Direction Normal to the Fiber Axis

The research described in this article was primarily concerned with the preferential orientations of crystal planes along the radial direction normal to the fiber axis, using fibers of poly-p-phenylenebenzobisoxasole as an example. The focus is placed on the formation of the preferential orientation during the dry-jet wet spinning fiber production process for rigid-rod polymers in which, after coagulation, the fibers are washed and dried at low temperatures. It is suggested that the formation of the radial or random preferential orientation was determined in the coagulation and washing processes, based on an analysis of micro-focus X-ray diffraction intensities in a synchrotron radiation facility.