二元雙折射晶體退偏效應(yīng)的研究.pdf

1、在偏光應(yīng)用技術(shù)中，退偏與起偏在改變光振動(dòng)態(tài)勢(shì)方面是完全相反的兩個(gè)過程。人們對(duì)起偏及起偏器件的研究及應(yīng)用關(guān)注較多，對(duì)于退偏及其退偏器件的研究則少的多。由于幾乎所有的光探測(cè)器都具有偏振敏感性，為了提高測(cè)量精度和消除誤差，需要在探測(cè)器前加退偏器件來(lái)消除探測(cè)器的偏振靈敏度?，F(xiàn)在退偏器件已經(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(cè)量?jī)x器中。 實(shí)現(xiàn)退偏的方法主要有多種。主要的實(shí)現(xiàn)形式有兩種，即讓偏振光通過散射型介質(zhì)或通過具有

2、梯度相位差的雙折射材料。對(duì)于散射型退偏器件而言光強(qiáng)的透射率較低，所以實(shí)際應(yīng)用中普遍采用雙折射材料制成的的退偏器件。 對(duì)晶體退偏理論的研究，國(guó)內(nèi)外查閱的文獻(xiàn)主要是集中于對(duì)單晶體的研究以及對(duì)Lyot型退偏器件理論和實(shí)驗(yàn)的研究。對(duì)于二元雙折射晶體兩晶體光軸夾角一般情況下偏振態(tài)變化的規(guī)律還沒有相關(guān)報(bào)導(dǎo)。因此二元雙折射晶體的退偏理論和實(shí)驗(yàn)研究對(duì)于退偏器件的理論和應(yīng)用都有一定的參考和借鑒價(jià)值。為此本論文對(duì)二元雙折射晶體的退偏效應(yīng)進(jìn)行了理論和

3、實(shí)驗(yàn)的分析。全文共分四章。 第一章緒論簡(jiǎn)要的論述了退偏及其退偏器件的歷史與現(xiàn)狀，介紹了與本論文有關(guān)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。 第二章介紹了光波偏振度及其退偏方法。介紹了幾種不同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以及對(duì)退偏度的引入和介紹；簡(jiǎn)要介紹了偏振光的相干矩陣；介紹了退偏的幾種方法；對(duì)幾種常見的多色光退偏器和單色光退偏器的原理給予了簡(jiǎn)單的解釋和說(shuō)明。 第三章對(duì)二元雙折射晶體退偏振理論進(jìn)

4、行了研究。介紹了楔型晶體退偏器原理；分析了石英旋光退偏振晶體的退偏機(jī)理；介紹了二元雙折射晶體退偏振理論：從微積分和矩陣光學(xué)出發(fā)，探討了二元雙折射晶體不同光軸夾角時(shí)以及不同偏振方向的退偏振情況，并得出了以下結(jié)論：①出射光的偏振度與兩晶體的厚度、晶體之間光軸的夾角以及入射光的偏振方向都有關(guān)系；②光軸夾角的不同對(duì)于出射光的偏振度有一定影響但相對(duì)間接；相同的光軸夾角其出射光的偏振度可能不同。③材料的厚度對(duì)于出射光的偏振度影響很大，只有晶體材料厚

5、度足夠厚才能保證晶體的延遲足夠大，并保證兩片晶體的延遲差足夠大。影響厚度的一個(gè)重要的參數(shù)就是厚度參量X，由定義可以求出對(duì)應(yīng)于某一值X的晶體厚度t=Xhc/2π2△nkT，或者反過來(lái)對(duì)應(yīng)于某一偏振度所需的厚度；④晶體材料厚度之比對(duì)出射光偏振度也有一定影響。為了得到較小的偏振度，兩晶體厚度延遲不能相同，而應(yīng)當(dāng)兩者厚度之比為整數(shù)；本章最后介紹了二元復(fù)合延遲型波片的退偏性能：分析了1/4和1/2波片的不同組合對(duì)于單色光的退偏性能，得出了以下結(jié)論

6、：當(dāng)光依次通過λ/4波片和λ/2波片時(shí)，且λ/4波片和λ/2波片的角速度為ω1∶ω2=1∶n，(n∈N，n＞1，ω1=π/T)時(shí)，這束光通過后為非偏振光；而光通過兩1/4波片或1/2波片組合時(shí)其出射光的退偏效果則不是很理想，尤其是對(duì)于線偏振光而言。 第四章對(duì)二元雙折射晶體進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。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。 本論文的創(chuàng)新之處為：1、以往的研究主要是對(duì)單晶體及Lyot型

7、退偏器件進(jìn)行了理論的描述。本論文則是用微積分和矩陣光學(xué)的方法對(duì)二元雙折射晶體退偏性能進(jìn)行了更為詳盡的描述，并利用實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)部分理論進(jìn)行了驗(yàn)證。是對(duì)以往工作的概括、擴(kuò)展和突破。結(jié)果對(duì)于研制和分析二元雙折射晶體退偏器件有一定的指導(dǎo)和借鑒意義。 2、對(duì)二元復(fù)合延遲型波片的退偏性能進(jìn)行了理論分析，特別是對(duì)1/2和1/4波片的不同組合的對(duì)單色光退偏性能進(jìn)行了闡述，并利用實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行了驗(yàn)證。是對(duì)該類型退偏器件的一個(gè)補(bǔ)充和發(fā)展。