波片延遲量的溫度效應研究.pdf

1、波片，又被稱為相位延遲器，是偏光應用調(diào)制技術(shù)中最常用的重要的光學器件之一，也是偏光類器件中的一個重要組成部分。由于線偏振光在波片內(nèi)會產(chǎn)生兩正交的偏振分量，其相對振幅不變，只改變相對相移，所以它們在控制和調(diào)制光的偏振態(tài)時起著關(guān)鍵性的作用，因而在激光技術(shù)和偏光技術(shù)中有著廣泛的應用和發(fā)展。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)間的相互轉(zhuǎn)換和偏振面的旋轉(zhuǎn)等。常用的有L/4波片和λ/2波片兩種。偏光器件在應用的過程中，通常要受到外

2、場的影響，其中溫度場是任何偏光器件都無法逃避的，波片亦是如此。由于溫度的變化，晶體的折射率和面形等均要發(fā)生變化，從而影響器件的光學性能。 查閱資料可知，國內(nèi)外對于波片的溫度效應沒有系統(tǒng)完善的研究，大部分的研究都是在常溫下進行的，沒有考慮到溫度變化帶來的影響，而波片延遲量受溫度的影響又是比較明顯的，比如對于632.8nm的23級λ/4石英波片而言，溫度每升高1℃，其延遲量約減小0.78°，這將嚴重影響光信息調(diào)制的質(zhì)量。如果能夠得出

3、波片的延遲量隨溫度變化的關(guān)系，就可以采取相應的措施來減少溫度變化帶來的負面影響。鑒于這一目的，文章對波片延遲量隨溫度的變化關(guān)系進行了研究。 波片可以分為單波片和復合波片，二者的延遲量均受到溫度的影響，故文章對二者延遲量的溫度效應進行了研究。文章首先采用光強法對于常見的λ/4波片和λ/2波片的溫度效應進行了研究，并對實驗數(shù)據(jù)進行了對比分析；然后對三元復合式補償器這一常見復合波片的溫度效應進行了研究；最后采用偏光干涉法對表征波片受熱

4、膨脹的量一熱膨脹系數(shù)進行了求證。具體來說文章主要內(nèi)容分為以下幾個部分： 第一章為緒論部分，主要介紹了偏光器件的發(fā)展概況和器件的溫度效應，并對本論文的創(chuàng)新工作進行了說明。 第二章是波片的基礎知識部分，對于常見的單波片和組合波片的構(gòu)成及作用分別進行了介紹。 第三章是文章的主要部分，首先對常見的λ/4波片和λ/2波片的溫度效應進行了理論分析，得出二者的延遲量隨溫度變化的關(guān)系，結(jié)果表明，隨溫度的升高波片的延遲量呈現(xiàn)下降的

5、趨勢，并且對同一波長的波片而言，波片的級數(shù)越高，變化越明顯；而對于不同波長的同一級數(shù)的波片而言，短波長波片受溫度變化的影響較之長波長的要大。其次對三元復合式補償器的溫度效應進行了理論分析，結(jié)果表明，在常溫下，其延遲量可實現(xiàn)O-2π間的調(diào)節(jié)，而當溫度發(fā)生變化時，其可調(diào)節(jié)范圍要減小，溫度變化越大，受到的影響越明顯，可調(diào)節(jié)范圍就越小，對同一波長的波片組合成的補償器而言，波片的級數(shù)越高，變化越明顯；而對于不同波長的同一級數(shù)的補償器而言，短波長補

6、償器受溫度變化的影響較之長波長的也要大。對于不同的補償器，要分別計算得出其變化規(guī)律。最后對熱膨脹系數(shù)進行了研究，從理論上對其進行了推導。對于以上各量的測量同時提出了實驗方案。 第四章是文章的數(shù)據(jù)處理及誤差分析部分，依據(jù)提出的實驗方案對研究對象進行了實驗驗證。對于單波片而言，實驗值與理論值比較符合，呈現(xiàn)出與理論值所述相一致的規(guī)律；對于三元復合式補償器而言，實驗值雖然與理論值的變化趨勢相一致，但是由于誤差的存在，吻合的不是很好；對于