溫度對雙折射晶體及偏光器件的影響研究.pdf

1、隨著激光和光通信技術的發(fā)展，偏光技術得到了快速發(fā)展。偏光技術的發(fā)展關鍵是偏光器件。偏光器件在應用的過程中，通常要受到外場的影響，其中溫度場是任何偏光器件都無法逃避的，由于溫度的變化，晶體的折射率和面形等均要發(fā)生變化，致使器件的分束角、偏離角、剪切差、透射比及消光比等發(fā)生改變，從而影響器件的光學性能。 本論文主要以冰洲石晶體和石英晶體為例，研究兩種晶體的溫度特性及其Wollaston棱鏡分束角的溫度效應，為棱鏡在不同溫度下的使用提

2、供理論與實驗依據(jù)。全文概括起來包括以下幾方面內(nèi)容： 第一章緒論部分，主要介紹了偏光器件的發(fā)展概況和器件的溫度效應，并對本論文的工作進行了說明。 第二章首先介紹了偏光器件的基本理論，對晶體材料作了簡要介紹；引入了菲涅耳公式；介紹了晶體的熱膨脹和偏振光的獲得方法；然后分別介紹了偏光分束棱鏡常用的幾種形式。 在第三章中，首先介紹了冰洲石晶體的材料性質，引入色散的感念及修正的Sellmeier方程；精確地求解出Sellm

3、eier的各常數(shù)表達式，然后通過線性插值的方法得到不同波長的折射率溫度系數(shù)，從而求出各個溫度下不同波長所對應的折射率。將所得值與文獻[18]所提供的數(shù)值相比較，發(fā)現(xiàn)所求Sellmeier方程很好地表達了冰洲石晶體色散關系。從而為求解晶體的折射率提供了一種方法。 論文的第四章是本文的核心部分，也是本工作的創(chuàng)新點。本章對Wollaston棱鏡的溫度效應進行了詳細地研究：首先建立了測量溫度效應的實驗系統(tǒng)，并利用該系統(tǒng)對冰洲石Wolla

4、ston棱鏡進行了測試，發(fā)現(xiàn)溫度對分束角的影響因素只考慮折射率的變化時，理論計算與實驗結果吻合的不好，實驗結果顯示：隨溫度的升高，o光(以第一塊棱鏡為參考)的分束角下降很快，e光的分束角基本不變。而理論上則表現(xiàn)為：隨溫度的升高，o光的分束角基本不變，e光的分束角下降較快。為了驗證實驗結果與理論計算的準確性，我們設計了單塊直角棱鏡的溫度效應實驗，結果發(fā)現(xiàn)實驗現(xiàn)象與理論計算也不相符。從單塊直角棱鏡分束角的計算式可以看出，分束角與折射率和結構

5、角均有關，為了驗證折射率值的準確性與結構角隨溫度變化的大小，我們首先用自準直方法測量了冰洲石晶體的主折射率與折射率溫度系數(shù)，發(fā)現(xiàn)在室溫下的測量值與文獻[18]提供的數(shù)值能吻合到10-4，但升溫時就存在了較大的偏差；又設計了OE雙輸出棱鏡的溫度效應來驗證結構角隨溫度的變化，發(fā)現(xiàn)結構角隨溫度變化較明顯。因此，我們得出：溫度對棱鏡分束角的影響，不僅體現(xiàn)在折射率的變化上，而且體現(xiàn)在結構角的變化上。 考慮結構角的變化后，我們重新對Woll

6、aston棱鏡的兩個結構角和單塊直角棱鏡的結構角在各溫度點進行了測量，這樣經(jīng)理論計算發(fā)現(xiàn)，單塊直角棱鏡和Wollaston棱鏡的分束角的理論值均與實驗值符合的很好。同時發(fā)現(xiàn)在方解石晶體折射率測量時，也應考慮結構角隨溫度的變化，這樣測得在升溫時的折射率與文獻[18]提供的數(shù)值也能吻合到10-4。然后對不同結構角的Wollaston棱鏡溫度效應進行了測量，發(fā)現(xiàn)結構角越大，其分束角受溫度的影響就越大。對同一只棱鏡，從正反兩方面入射，其分束角受