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目前国内外制造偏光棱镜的材料几乎都是天然方解石,对方解石的消耗量非常大,而且由于方解石材料本身特性决定了其无法满足超大功率的激光应用和工程环境中的应用,而钒酸钇晶体可以弥补这方面的缺憾。
目前还没有钒酸钇偏光棱镜商品器件,文献报道仅限于材料特性研究,相关器件设计探索研究,也只是处于实验室自制使用阶段,没有完整的工艺结构和规范的技术性能评价。标准,尽快开发合理的工艺技术和建立科学的平均标准,实现钒酸钇偏光器件商品化,将对我国科学技术的发展意义非常重要。
在研究方解石棱镜特性的基础上,本文设计了一个钒酸钇棱镜,并从理论上具体给出了波长,入射角对棱镜透射比的影响,并测试了棱镜的消光比。具体分为一下几方面内容:
绪论综述了目前激光偏光棱镜的主要材料,晶体偏光器件的应用范围,钒酸钇晶体的材料特性,国内外相关研究的介绍,课题研究的意义。
第二章首先介绍了晶体材料的部分理论基础知识和晶体偏光棱镜的设计原理,然后简要介绍了尼科耳棱镜,相对详细地介绍了胶合型格兰棱镜和空气隙格兰棱镜,最后又概述了几种偏光分束镜。并设计出了一个钒酸钇晶体棱镜。
第三章首先根据菲涅耳公式,并注意到偏光棱镜各参量的几何关系得到了考虑棱镜两切割斜面间的多光束干涉和不考虑多光束干涉两种情况下偏光棱镜的光强透射比公式,然后在此基础上文章又分别给出了特定条件下钒酸钇偏光棱镜光强透射比与波长、入射角间的理论关系式。
第四章在第三章给出的钒酸钇棱镜的透射比与波长、入射角间的理论关系式的基础上,设计了验证棱镜透射比的实验系统,并根据测量结果绘出了实验曲线。将相关参数值代入前面的得到的理论关系式得到相应于实验系统的光强透射比公式,然后根据理论公式绘出理论曲线。将实验曲线与理论曲线进行对比,并考虑到多种误差因素,实验结果较好地验证了我们的理论公式。
为了方便更为全面地分析偏光棱镜的透射比,第四章还给出了除波长、入射角外影响偏光棱镜透射比的其他因素。除这三个因素外偏光棱镜的透射比还受棱镜加工工艺、棱镜制作材料的吸收和散射、胶合层介质的吸收、晶体内部应力双折射等其他因素的影响。
本论文的主要工作为:
(1)对钒酸钇材料棱镜寻常光折射率在可见光及近红外波段内随波长变化的情况进行了分析讨论,进而给出了线偏振光正入射时偏光棱镜的透射比随波长变化的公式。用分光光度计对空气隙格兰·付科棱镜进行了测量,实验测得的可见光及近红区的透射谱与根据我们的公式得出的理论曲线的变化趋势是一致的。
(2)给出了当非正入射光束位于棱镜的切割斜面和入射端面二者法线所成的平面内时,格兰·付科棱镜偏振光透射比与入射角的关系,并设计了相关实验给予了验证。
(3)分析了镀膜前后,钒酸钇棱镜透射比、消光比的变化情况。