基于旋光色散效應(yīng)的石英晶體旋光光學(xué)濾波器.pdf

1、旋光光學(xué)濾波器是一種重要的光學(xué)調(diào)諧元件，它是由n個(gè)旋光角的比值為1：2：4：8：……：2n-1的旋光器依次放置在n＋1個(gè)方位角成比例的偏振片之間構(gòu)成，只需通過(guò)改變?yōu)V波器中每級(jí)出射偏振片的方位角就可以對(duì)出射光進(jìn)行調(diào)諧。這種濾波器具有制作方便，價(jià)格低廉，透射率高且沒(méi)有使用波段限制等優(yōu)點(diǎn)。本文在對(duì)國(guó)外有關(guān)旋光光學(xué)濾波器的研究狀況進(jìn)行充分調(diào)研之后，利用具有旋光色散特性的石英晶體作為濾波器中的旋光器，對(duì)石英晶體旋光光學(xué)濾波器進(jìn)行了研究。分析了這種

2、新型石英晶體旋光光學(xué)濾波器的濾波原理；從石英晶體旋光光學(xué)濾波器的透射比公式入手，推導(dǎo)出用于描述石英晶體旋光光學(xué)濾波器濾波效果的各個(gè)特征參量的計(jì)算公式；從理論和實(shí)驗(yàn)上研究了影響單級(jí)和多級(jí)石英晶體旋光光學(xué)濾波器濾波效果的各個(gè)因素，為制備性能優(yōu)良的新型石英晶體旋光光學(xué)濾波器進(jìn)行了探索性的研究。 全文主要包括以下幾個(gè)部分。 第一章序論部分。對(duì)光學(xué)濾波片的發(fā)展以及旋光光學(xué)濾波器的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了概述，并對(duì)本論文的工作進(jìn)行了說(shuō)明。

3、 第二章各種濾光片的基本理論部分。對(duì)用于描述濾光片濾波性能的特征參量和濾光片的分類進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，并詳細(xì)介紹了幾種典型濾光片的濾波原理。 論文的第三章和第四章是本文的核心部分，也是本論文的創(chuàng)新點(diǎn)。 第三章對(duì)石英晶體旋光光學(xué)濾波器的濾波原理進(jìn)行了詳細(xì)的研究。在本章中我們首先分析了石英晶體的旋光色散效應(yīng)；推導(dǎo)出單級(jí)和多級(jí)石英晶體的透射比公式，做出透射曲線。通過(guò)透射曲線我們可以看出：多級(jí)石英晶體旋光光學(xué)濾波器的透射主峰波長(zhǎng)

4、和自由光譜范圍由最薄石英晶體決定，通帶半寬度由最厚石英晶體決定。然后從單級(jí)和多級(jí)石英晶體旋光光學(xué)濾波器的透射比公式入手推導(dǎo)出了用于描述濾波器濾波性能的各個(gè)特征參量(透射主峰波長(zhǎng)、自由光譜范圍、通帶半寬度)的計(jì)算公式，通過(guò)公式可以看出，特征參量的值與濾波器的級(jí)數(shù)和濾波器中最薄石英的厚度存在直接的聯(lián)系。因此對(duì)于確定的濾波器設(shè)計(jì)(已知n、d1)我們可以計(jì)算出各個(gè)特征參量的值，進(jìn)而描述濾波器的濾波效果。而對(duì)于一定的濾波要求(透射主峰波長(zhǎng)、自由光

5、譜范圍、通帶半高寬)也可以設(shè)計(jì)出相應(yīng)的濾波器。最后針對(duì)倍頻技術(shù)中存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種用于倍頻激光的晶體旋光光學(xué)濾波器；分析了其濾波原理，并對(duì)石英晶體的厚度誤差對(duì)濾波器濾波性能的影響進(jìn)行了討論，證明石英晶體的厚度誤差對(duì)濾波效果的影響不大，是一種用于倍頻激光的理想濾波器。 第四章是石英晶體旋光光學(xué)濾波器性能測(cè)試。在本章中我們首先對(duì)石英晶體、偏光鏡和光學(xué)膠合劑的透射光譜進(jìn)行了測(cè)量。然后按照石英晶體旋光光學(xué)濾波器的設(shè)計(jì)原理，加工制作了

6、不同厚度和厚度比的單級(jí)和多級(jí)石英晶體旋光光學(xué)濾波器，測(cè)量其透射曲線。通過(guò)將實(shí)驗(yàn)透射曲線和理論曲線以及計(jì)算公式的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，證明了我們對(duì)濾波器性能的理論分析及公式的正確性。在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中我們還發(fā)現(xiàn)濾波器中石英晶體的厚度比是一個(gè)影響濾波器濾波效果的重要因素。最后針對(duì)1064nm和1181nm光的腔外二倍頻設(shè)計(jì)制作了用于倍頻激光的石英晶體旋光濾波器，并對(duì)其濾波效果進(jìn)行了測(cè)量，結(jié)果證明濾波后，出射光中已顯示不出基頻光的存在，保證了倍頻激光