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《曲阜师范大学》 2008年
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晶体偏光棱镜对激光光束的影响

王涛  
【摘要】: 偏光棱镜由天然光学晶体冰洲石制成,由于天然冰洲石晶体的光学性能稳定,透射光谱范围宽(240~2800nm),双折射率大,不潮解等优点,所以由其制成的偏光棱镜在当前激光应用技术中得到了广泛应用。 随着激光应用技术,特别是强激光及激光在信息光学领域内的快速发展,对激光光束的研究越来越受到人们的重视。除常规的单模高斯光束、厄米—高斯光束和拉盖尔—高斯光束外,一些新型的光束也被提出来,并得到广泛的应用,如厄米-双曲余弦-高斯光束、平顶-高斯光束、余弦-高斯光束、椭圆-高斯光束、超高斯光束等,但这些光束大都可以通过基本的光束乘以相应的因子得到。除此之外,J.Durnin在1987年提出的贝塞尔光束,由于这种光束传播时光强分布不会随距离改变而改变,或是变化很小,即具有“非衍射”特性,因而引起了相关科研人员的研究兴趣。 目前,对于各种激光光束通过光学系统、各类介质的传输和变换规律,已有大量的理论和实验研究成果,并形成了一套成熟的研究方法,即从ABCD光线变换矩阵和ABCD定律出发,通过Collins公式讨论光束的传输问题。但是,当研究激光光束通过组合的晶体偏光棱镜的传输问题时,由于组合偏光棱镜的空气隙或胶合层中存在光的干涉现象,所以不能直接写出.组合偏光器件的ABCD光线变换矩阵,所以无法直接利用Collins公式讨论光束的传输问题。当然,这种干涉现象也不同于光学谐振腔的干涉,不能直接利用光束在谐振腔中的传输理论来解决光束通过空气隙或胶合层的传输问题。 本文从基本的干涉理论出发,结合常用各种晶体偏光棱镜的结构特点,深入剖析了激光光束在棱镜各组成部分的分界面上的反射和透射情况,以及由此在棱镜内引起的干涉现象,最终给出了各种常见晶体偏光棱镜(包括格兰-泰勒棱镜、格兰-傅科棱镜、马普-赫斯棱镜、格兰-汤姆逊棱镜、李普奇棱镜和渥拉斯顿棱镜)对常用激光光束(包括单模高斯光束、厄米—高斯光束、拉盖尔—高斯光束和零阶贝赛尔光束)光强分布影响的数学表达式。本文还进一步给出了各种棱镜对各种激光光束的影响与棱镜结构参数(包括棱镜结构角、胶合层厚度和胶合层介质的折射率)之间关系的计算机仿真结果,并且对格兰-泰勒棱镜、格兰-傅科棱镜以及格兰-汤姆逊棱镜对单模高斯光束影响的理论分析进行了实验验证,实验结果证明了理论分析的正确性。另外,理论分析和实验结果均表明:当棱镜结构参数或激光光束在棱镜端面上的入射角发生改变时,透射光束会呈现周期性振荡,且振荡的幅度和频率会有所变化,相比较而言,空气隙棱镜对激光光束的影响要大于光学胶胶合棱镜,而在空气隙晶体偏光棱镜中,对激光光束光强分布影响最大的是格兰-傅科棱镜。 本文的主要创新之处在于:通过对各种常用晶体偏光棱镜结构的分析,给出了激光光束在棱镜各个组成部分的界面上的反射和透射特性,并进一步分析得出激光光束在棱镜内部的干涉特性,从而最终得出常用晶体偏光棱镜对常用激光光束光强分布影响的数学表达式;并且,根据表达式模拟绘出了棱镜对各种激光光束的影响随棱镜结构参数变化的图形。另外,设计了实验,对三种棱镜对激光光束光强分布的影响进行实验验证,结果证明了理论分析的正确性。
【学位授予单位】:曲阜师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:O436.3

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 韩思淼;微小磁致旋光偏角的检测[D];哈尔滨工程大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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10 朱化凤;宋连科;彭捍东;郑春红;;格兰-泰勒棱镜透射光强分布研究[J];光子学报;2005年12期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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5 王伟;;物理光学课程教学改革与实践[J];安徽工业大学学报(社会科学版);2011年04期
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10 李成;钱楷;;光源线宽对推挽式光纤传感器的影响[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2008年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 程兆谷;张志平;;超大工件激光精密加工质量控制[A];光子科技创新与产业化——长三角光子科技创新论坛暨2006年安徽博士科技论坛论文集[C];2006年
2 吕鑫;蒋卓勤;李迎春;;偏振态的高速实时测量方法的研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
3 李伽;陈延如;徐实学;王勇青;周木春;赵琦;辛煜;陈斐楠;;辐射双曲余弦高斯光束的光源物理条件研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
4 朱艳英;沈军峰;窦红星;魏勇;徐雪楠;;用计算全息法获取高阶类贝塞尔空心光束[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
5 缪凯;刘波;林炜;郭澎;王炜男;;光纤干涉仪消光比特性研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
6 耿玉民;徐东东;张来明;;高功率TEA CO_2激光器非稳腔设计与实验[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
7 温磊;杨镜新;刘仁红;冯素雅;栾飞;陈伟;胡丽丽;;掺钕磷酸盐玻璃小信号增益性能研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
8 徐启峰;黄衍堂;;光学电流传感器测量模式的局限性[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
9 陈伟力;王霞;金伟其;;基于偏振双向分布反射函数的红外偏振特性分析[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
10 梁雪驰;徐丹旸;李辛;;机载民用激光器性能综合测试设备研制[A];第三届民用飞机先进制造技术及装备论坛论文汇编[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 董渊;双半高斯空心光束的形成、传输及控制技术研究[D];长春理工大学;2010年
2 侯立峰;高功率垂直腔面发射半导体激光器热理论与制备工艺研究[D];长春理工大学;2010年
3 张琛;光纤陀螺光路偏振特性及温度性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 张勇;布里渊光纤陀螺有源腔关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 陈世同;高精度光纤陀螺建模及信号处理技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 孙晶华;提高水下激光成像衬度的方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 毕德仓;微波调制测风激光雷达新方法和激光雷达测量温度关键技术的研究[D];中国海洋大学;2010年
8 马丽珍;自由空间量子通信中偏振光子传输和操控的理论与模拟研究[D];中国海洋大学;2010年
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10 雷华;基于金字塔反射镜的视场无缝拼接技术研究[D];浙江大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王春华;Yb:YAG薄片内腔倍频技术研究[D];中国工程物理研究院;2010年
2 赵阳;太赫兹波带片的研究[D];山东科技大学;2010年
3 沙鹏;半导体泵浦高重频绿光激光器研究[D];长春理工大学;2010年
4 丛景彬;新型多脉冲YAG激光器在打孔上的实验与研究[D];长春理工大学;2010年
5 夏启明;航空相机动态分辨率检测系统研究[D];长春理工大学;2010年
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7 张守银;非线性光学差频及和频方法产生太赫兹波及延迟成像的研究[D];郑州大学;2010年
8 陈军;测量不确定度在基础实验中的应用研究[D];山东农业大学;2010年
9 韩书新;光纤陀螺用保偏光纤及光纤环测试方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 贺俊博;气体检测系统中稳定LD工作的关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 莫克威;用载流圆线圈组产生均匀轴向磁场的方法[J];长沙交通学院学报;1995年03期
2 姜智鹏;赵伟;屈凯峰;;磁场测量技术的发展及其应用[J];电测与仪表;2008年04期
3 潘启军,马伟明,赵治华,康军;磁场测量方法的发展及应用[J];电工技术学报;2005年03期
4 李晓坤;精密光电检测电路设计方案[J];电子产品世界;2003年23期
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7 李海乔,余构彬,何仲良,陈达华,阎湘林,肖岳;近红外旋光仪的应用研究[J];甘蔗糖业;2003年04期
8 王政平,康崇,黄宗军,张雪原;法拉第镜式光学电流互感器原理[J];哈尔滨工程大学学报;2005年03期
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10 陈文兰;袁杰;齐向晖;伊林;汪中;刘新元;陈徐宗;;外腔半导体激光器设计与高次谐波稳频[J];中国激光;2007年07期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
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中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 王耀军;光机电(磁)新原理位移传感器研究[D];浙江大学;2004年
2 王敏锋;基于线偏振光的对准耦合及光电探测的磁光开关的研制[D];厦门大学;2008年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【相似文献】
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1 赵明山,李国华;新型对称分束偏光棱镜[J];激光杂志;1991年03期
2 窦小明,高斌,陈宏;偏光棱镜对激光束光强横截面分布的影响[J];电子科技大学学报;1997年S1期
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5 李国华,肖胜安,李继仲;偏光棱镜视场角的严格分析[J];光电子.激光;1992年04期
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8 黄家寅,赵桂芳,黄拯平;方解石/氟化钙紫外偏光棱镜设计[J];应用光学;1996年01期
9 孔凡震;宋连科;;入射角对偏光棱镜光强透射比的影响分析[J];光学技术;2006年01期
10 李红霞,吴福全,苏富芳;偏光棱镜温度特性的研究[J];激光技术;2004年03期
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1 孟祥明;高温相偏硼酸钡晶体偏光棱镜的设计及性能研究[D];曲阜师范大学;2011年
2 朱化凤;激光偏光棱镜对输出光强的影响[D];曲阜师范大学;2003年
3 孔凡震;偏光棱镜透射比研究[D];曲阜师范大学;2006年
4 邓红艳;棱镜型偏光器件的光谱特性[D];曲阜师范大学;2006年
5 毕佳;偏光棱镜透射比的入射角效应[D];曲阜师范大学;2007年
6 王葱敏;钒酸钇(YVO_4)偏光棱镜特性研究[D];曲阜师范大学;2008年
7 贾朋;复合偏光分束棱镜的设计和性能测试[D];曲阜师范大学;2008年
8 蔡生景;棱镜偏光镜消光比的光谱效应[D];曲阜师范大学;2010年
9 李红霞;双折射晶体与偏光器件的温度特性[D];曲阜师范大学;2003年
10 薛林;压应力对冰洲石晶体光学性能的影响[D];曲阜师范大学;2012年
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