多光束干涉對波片性能的影響及實驗測試.pdf

1、光相位延遲器，是偏光技術和激光技術領域中極為重要的光學器件，也是最基本的光相位調(diào)制器。它能使透過它的振動方向相互垂直的兩束光波彼此之間產(chǎn)生一定的相位差，故稱光相位延遲器。常用的有λ/4相位延遲器和λ/2相位延遲器。光相位延遲器同其他偏光器件相配合，可以實現(xiàn)光的各種偏振態(tài)之間的相互轉(zhuǎn)換、偏振面的旋轉(zhuǎn)以及各類光波的調(diào)制?？梢哉f幾乎所有應用偏光技術的地方都離不開光相位延遲器。 常規(guī)的相位延遲器，其延遲量都是對某一波長而言的，當入射波長

2、改變時其延遲量也要發(fā)生相應的變化，并且對其延遲量對溫度和入射方位的變化敏感。為了克服這種敏感變化，提高器件的性能，國內(nèi)外科研機構陸續(xù)推出復合波片。復合波片滿足一定的復合條件時，復合波片可以實現(xiàn)消色差的目的，并且可以減輕溫度效應和方位效應，應用前景十分廣闊．消色差延遲器能用各種方法制作，設計形式多種多樣，設計思路也不盡相同，但它們的共同之處是努力提高消色差范圍和延遲量精度。消色差相位延遲器，根據(jù)設計的機理不同可以分成兩大類：一是全內(nèi)反射型

3、消色差相位延遲器，二是雙折射型消色差相位延遲器。實踐證明，理想的消色差波片應當以簡便片狀雙折射型設計為主，在此基礎上考慮其他方面因素的影響，提高其設計精度，避免光路系統(tǒng)偏折，降低插入損耗，從而提高器件的可操作性。 由于制作相位延遲器的波片有的比較薄，并且表面光滑其表面的反射率較高所以波片內(nèi)部以及復合波片間存在光束多次反射引起的干涉．(零級云母四分之一波片，其厚度大約在0.032～0.035mm之間，這樣薄的厚度會使透射光產(chǎn)生強烈

4、的干涉)，這些缺點將會影響波片延遲量、透射比等等，進而影響到復合波片的使用。雖然目前對單元波片，復合波片的研究理論，試驗比較成熟，但是都未考慮波片內(nèi)部，以及波片間多光束反射引起的干涉的影響，為了更好的利用波片，提高波片(單元波片，復合波片等)的性能，研究單元波片的干涉效應非常有意義。 目前，測量的波片相位延遲量的方法主要有光電調(diào)制法、補償法及光譜法等。但是有的方法過于復雜，有的只能用于測量1/4波片的相位延遲。并且很多方法只能對

5、單個波長進行測量，不能得出在波長改變時的結(jié)果。針對這一問題，通過理論，試驗等的反復比較，本文選用橢偏光譜法一種能連續(xù)測量波片在一定光譜范圍內(nèi)的延遲量的方法。該方法具有測量方便、周期短、精度高等特點。 1945年，A.Rothen設計和描述了第一臺橢圓偏振測量儀，用于測量和研究薄膜表面的光學性質(zhì)(如折射率和厚度)。自此以后橢圓偏振測量技術開始應用到越來越廣泛的領域，橢偏儀也得到了長足的發(fā)展，由開始的手動測量變成自動測量，光譜范圍逐

6、漸變寬，測量精度也越來越高。本文使用法國Jobin-Yvon公司生產(chǎn)的UVISAL型橢偏儀，利用其透射形式對石英波片和云母波片在一定光譜范圍內(nèi)的延遲量進行了測量。用UV-3101PC分光光度計對石英波片和云母波片在一定光譜范圍內(nèi)的透射比進行了測量。全文概括起來有以下幾個方面的內(nèi)容： 第一章主要介紹了選題依據(jù)、目的、所做工作以及意義。 第二章介紹了單元波片的基礎理論，并介紹了兩種常用波片，石英和云母兩種材料的基本知識。

7、 第三章介紹了光的干涉理論，介質(zhì)膜的干涉理論，并理論推導和分析了波片表面多次相干反射對延遲量和光強透射比的影響。 第四章利用橢偏測量法從實驗上給出了石英波片和云母波片在一定光譜范圍內(nèi)的延遲量隨波長的變化，利用UV-3101PC分光光度計給出了石英波片和云母波片在一定光譜范圍內(nèi)的透射比隨波長的變化。 論文工作的創(chuàng)新之處：用矩陣方法推導出了單元波片的由于多光束反射引起的干涉理論，即推導了考慮多光束反射引起的干涉后單波片的

8、相位延遲量，光強透射比公式，以及波片的相位延遲量和透射比的關系式。選用了一種精確測量波片延遲量的方法，并測得了石英波片和云母波片的精確延遲量。測量了度上寬帶增透膜后，波片的精確延遲量。 本論文為單元波片，復合波片的設計使用提供很好的理論依據(jù)，為進一步提高復合波片的性能奠定了理論依據(jù)，因此我們的研究工作具有一定的使用參考價值。通過上述工作，作者認為今后可以研究一下二元，三元波片的干涉效應，因為二元，三元波片涉及到波片間的多光束反射