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精确测量晶体材料最大双折射率的方法研究

许言强  
【摘要】:双折射率是表征各向异性晶体光学特性的一个非常重要的光学参数,由材料的成分结构以及生成条件等多种因素所决定,并且与波长有关。测量双折射率的方法多样,绝大多数是针对单一波长进行,先测出主折射率,然后由其推算出双折射率值,精度一般是10~(-4)。比较精确的测量方法当数干涉测量法,如浸液干涉法和自补干涉法,它们的共同之处是精度比传统方法提高一至两个数量级,但是上述干涉法用于可见光之外的测量是不适宜的,并且测试所需样品精度要求非常高,一般晶体加工工艺难以保证,从而使得测量精度与理论精度相差较大。我们采用连续偏光干涉测量法测量晶体双折射率,根据偏光干涉理论公式,当相位满足一定条件时,光强分别有极大极小值,知道了极值对应的波长,根据相位公式,便可计算出对应不同波长的双折射率,所需样品仅为一光轴平行表面的平薄板,结构简单,样品制作过程中各技术指标容易控制。偏光干涉测量涉及范围不仅是可见区,它已拓展到紫外和红外光谱区,并且不需要复杂处理,就可得到精度10~(-5)的双折射率值。 论文的主要创新是提出了精确测量晶体最大双折射率的连续偏光干涉法,并对光强透射比曲线的变化特性作出理论分析。通过改变实验条件,光强透射比曲线随出射光缝隙宽度的改变呈一定规律变化,缝隙很大时,光强透射比的最大最小值随着波长的减小逐渐靠拢。根据实验仪器本身的局限,我们对此曲线进行了分析并给出了理论上的解释,由此证明了入射光单色性是影响曲线变化的主要因素,材料吸收是次要因素。


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