壓應(yīng)力對(duì)冰洲石晶體光學(xué)性能的影響.pdf

1、偏光棱鏡是偏振光學(xué)中最重要的光學(xué)器件之一,對(duì)偏振技術(shù)的發(fā)展也起著舉足輕重的作用。但是在偏光棱鏡的安裝和使用過(guò)程中,通常要受到外部應(yīng)力場(chǎng)的影響。這些影響主要通過(guò)晶體的面形和折射率兩方面表現(xiàn)出來(lái),雖然應(yīng)力場(chǎng)帶來(lái)的變化很小,但是足以影響光在晶體中的傳播,從而影響器件的光學(xué)性能。
　　本課題以天然冰洲石晶體為例,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量了冰洲石晶體光軸方向和垂直于光軸方向的彈性模量,證實(shí)了冰洲石晶體的彈性模量具有各向異性;搭建光路,初步探究了外部壓應(yīng)

2、力對(duì)晶體光軸方向、晶體的消光比和相位延遲量的影響。本課題的研究為偏光棱鏡的設(shè)計(jì)和在應(yīng)力場(chǎng)中的應(yīng)用提供了理論依據(jù),也為以后研究冰洲石晶體和偏光棱鏡在壓應(yīng)力場(chǎng)下的其它光學(xué)性能提供了依據(jù)。全文概括起來(lái)包括以下幾方面的內(nèi)容:
　　第一章緒論,主要介紹了偏光技術(shù)和偏光器件的發(fā)展概況,以及晶體的力學(xué)效應(yīng),并對(duì)本課題要研究的內(nèi)容和研究意義進(jìn)行了說(shuō)明。
　　第二章首先介紹了冰洲石晶體的化學(xué)成分、晶體結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì),然后介紹了冰洲石晶體的

3、光軸方向及冰洲石晶體的用途。
　　第三章首先介紹了彈性形變的本質(zhì),晶體的彈性理論以及晶體的彈性各向異性。然后介紹了晶體的消光比以及壓應(yīng)力下晶體的消光比的測(cè)量方法,推導(dǎo)了晶體的消光比和晶體的相位延遲量之間的關(guān)系。最后從理論上分析了壓應(yīng)力下晶體的光軸與晶體消光位置的關(guān)系。
　　第四章設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),利用電子式萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)量了冰洲石晶體的彈性模量。首先用已知彈性模量的K9玻璃進(jìn)行實(shí)驗(yàn),將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際數(shù)值比較計(jì)算出比值 K作為晶體實(shí)驗(yàn)的

4、比例系數(shù)。為了驗(yàn)證試驗(yàn)的正確性,利用此方法測(cè)量了各向異性晶體石英的光軸方向和垂直于光軸方向的彈性模量,發(fā)現(xiàn)測(cè)量結(jié)果與實(shí)際數(shù)值相差較小。最后用該方法測(cè)量出了冰洲石晶體光軸方向和垂直于光軸方向的彈性模量,證實(shí)了冰洲石晶體的彈性模量確實(shí)是各向異性的。
　　第五章利用第三章的壓應(yīng)力下消光比的測(cè)量方法以及消光位置的變化與光軸旋轉(zhuǎn)角度的關(guān)系,首先對(duì)同一施力方向下不同大小的壓應(yīng)力對(duì)光軸旋轉(zhuǎn)角度的影響進(jìn)行測(cè)試并給出了定性分析。最后總結(jié)了同一施力方

5、向不同的壓應(yīng)力下冰洲石晶體消光比的變化情況。并且根據(jù)消光比的變化情況推導(dǎo)出了冰洲石晶體相位延遲量的變化。
　　課題的意義:為以后研究應(yīng)力場(chǎng)中冰洲石晶體的光學(xué)性質(zhì)提供了一定的理論參考,同時(shí)為晶體偏光器件的優(yōu)化設(shè)計(jì)和合理利用提供了一定的參考。
　　本文的主要工作及創(chuàng)新點(diǎn):利用K9玻璃作為基準(zhǔn),測(cè)定了冰洲石晶體光軸方向和垂直于光軸方向的彈性模量,證實(shí)了冰洲石晶體的彈性各向異性。其次,將冰洲石晶體的消光位置與其光軸相聯(lián)系起來(lái),自己設(shè)