單色光退偏器及波片退偏效應(yīng)的研究.pdf

1、退偏器是將偏振光變成非偏振光的一種偏振器件。隨著光網(wǎng)絡(luò)的日益普及，以及光信息傳輸速度的不斷提高，由光的偏振所引起的偏振相關(guān)損害越來越不可忽視。而消除偏振相關(guān)損害的一個(gè)非常有效的手段，就是使用退偏器。退偏器可以解決通信系統(tǒng)、測量儀器及傳感器中的偏振相關(guān)問題，因此在高速光纖通信、光纖陀螺、偏振測試和光纖傳感等領(lǐng)域具有十分重要的作用。在使用Raman光纖放大器的長距離傳輸系統(tǒng)中，如果泵浦激光是高偏振的，那么Raman放大器通常具有較大的PDG

2、值。為了使PDG值最小化，可以使用退偏器對(duì)泵浦光源退偏，從而實(shí)現(xiàn)增益平坦?，F(xiàn)在退偏器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于天文學(xué)儀器、激光加工、激光醫(yī)學(xué)、光纖通訊等光電測量儀器中。所以退偏器的研究十分具有現(xiàn)實(shí)意義。 退偏的方法是多種多樣的，如漫反射、使偏振光通過散射型介質(zhì)或具有梯度相位差的雙折射材料等。由于散射型退偏器件在使用過程中能量損失很大，所以在現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)中普遍采用的退偏器件是用雙折射材料制成，如冰洲石、石英以及具有雙折射性質(zhì)的光纖。當(dāng)平面偏振

3、光通過具有一定梯度相位差的雙折射晶體時(shí)，光束在微小區(qū)域內(nèi)干涉疊加，使之在平均效果上具有退偏的效應(yīng)。 退偏器根據(jù)所要退偏的光的種類可以分為：單色光退偏器、復(fù)色光退偏器和圓退偏器。國內(nèi)外查閱的文獻(xiàn)主要集中對(duì)于對(duì)復(fù)色光退偏效果好的Lyot型退偏器的理論和實(shí)驗(yàn)的研究。對(duì)單色光退偏器的大多只進(jìn)行定性的實(shí)驗(yàn)研究。對(duì)單色光退偏器的退偏效果詳細(xì)的理論研究還鮮有報(bào)道。有人提出了旋轉(zhuǎn)的波片能退偏，對(duì)于波片的退偏效果還鮮有報(bào)道。因此單色光退偏器和波片

4、退偏效應(yīng)的研究以對(duì)退偏器的理論和應(yīng)用都有一定的參考和借鑒價(jià)值。 論文主要內(nèi)容分為以下幾個(gè)部分： 第一章為緒論部分，簡要論述了退偏以及退偏器件的歷史與現(xiàn)狀。 第二章介紹了偏振光和器件的基本描述方法，即斯托克斯矢量和密勒矩陣，給出了不通偏振光的斯托克斯矢量和各種偏振器件的密勒矩陣。介紹了偏振度的兩種定義和兩種測量方法。 第三章主要介紹了常見的退偏的方法和常見的單色光退偏器并對(duì)其退偏效果進(jìn)行了理論分析和模擬計(jì)算

5、。通過分析計(jì)算得到以下結(jié)論：入射光的偏振方向和退偏器光軸的夾角成45°時(shí)退偏效果最好；短波長光比長波長光退偏容易；在出射光偏折允許的范圍內(nèi)，結(jié)構(gòu)角越大退偏效果越好；退偏器的光瞳半徑越大退偏效果越好。 第四章主要介紹了幾種偏振無關(guān)退偏器的設(shè)計(jì)，對(duì)這類退偏器進(jìn)行了理論分析和模擬計(jì)算。通過分析計(jì)算得到以下結(jié)論：這類退偏器可以對(duì)任意線偏振光退偏，入射光的偏振方向和退偏器光軸的夾角成無關(guān)；短波長光比長波長光退偏容易；在出射光偏折允許的范圍

6、內(nèi)，結(jié)構(gòu)角越大退偏效果越好；退偏器的光瞳半徑越大退偏效果越好。 第五章主要介紹了波片退偏效應(yīng)的研究。通過理論分析與計(jì)算得到以下結(jié)論：λ/2波片可以對(duì)任意線偏振光退偏；λ/4波片對(duì)線偏振光退偏效果不好但對(duì)圓偏振光退偏效果好。λ/2波片和λ/4波片的二元組合可以組成理想退偏器，能對(duì)任意偏振態(tài)的光退偏。λ/2波片和λ/4波片的三元組合不能組成理想退偏器，對(duì)圓偏振光的退片效果好。 第六章對(duì)波片退偏效應(yīng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行

7、了分析，在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)可以看出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)是吻合的。 總結(jié)上述內(nèi)容，本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)是： 1、本文用密勒矩陣和斯科托斯矢量的方法對(duì)單色光退偏器的退偏性能進(jìn)行了詳盡的理論描述并通過計(jì)算機(jī)建模進(jìn)行了模擬計(jì)算，得出了許多有意義的結(jié)論。是對(duì)以往工作的概括、擴(kuò)展和突破，對(duì)退偏器的研制和應(yīng)用有一定的理論指導(dǎo)和借鑒價(jià)值。 2、對(duì)不同波片的退偏性能進(jìn)行了理論分析，并利用實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行了驗(yàn)證，是對(duì)該類型退偏器的一個(gè)補(bǔ)充和發(fā)