双折射石英滤光片论文_穆廷魁

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双折射石英滤光片论文文献综述

穆廷魁^[1]（2007）在《Lyot型石英晶体双折射滤光片特性研究》一文中研究指出双折射滤光片(以下简称BF)是一种重要的光学调谐元件，是Lyot滤光片的改进型。当它以布儒斯特角放置在激光谐振腔中时，具有可调谐范围大，调谐方便，插入损耗小，抗光损伤阈值大等特点，被广泛应用于钛宝石激光器和染料激光器中。但是以往人们对BF的研究大都集中于其调谐波长，透射比，压窄谱线宽度等特性，对其它方面特性研究相对较少，这样对充分发挥BF的功效有一定局限性。本论文将从石英晶体的温度特性和色散特性入手，分析滤光片的透射比的变化规律，进而在此基础上研究分析石英滤光片的温度效应，为精确设计和正确使用滤光片提供参考理论。全文包括四章：第一章绪论。主要对Lyot型双折射滤光片的发展历史及应用现状进行总结，以突出课题的研究意义。第二章双折射滤光片的基本理论。主要对Lyot型石英晶体BF的设计结构及工作原理进行理论介绍。通过理论分析和计算，在近似条件下给出光轴与表面有夹角的晶片构成的BF以及光轴平行与表面的晶片构成BF的工作原理，并分析在设计滤光片时各个参数范围选择问题。给出两种单片BF的透射比方程式及组合BF的透射比推导式，并将它的透射比曲线绘出，对透射谱的线宽和自由光谱范围进行了比较。从透射比曲线图可以看出双折射滤光片具有优良的调谐和滤光作用。第叁章石英晶体的色散及温度特性。主要对石英晶体的色散特性及温度特性分别进行分析。由于温度变化会引起石英晶体折射率的变化，即不同波长条件下对应的主折射率及双折射率的变化，为了能够详细分析其变化趋势，必须要解决石英晶体的色散特性，这里采用修正的Sellmeier方程分析讨论石英晶体的色散特性，给出折射率与波长的关系式及曲线，并且测出石英晶体在不同温度下的色散特性，进而得到石英晶体主折射率与双折射率对温度的变化公关系式，这为研究滤光片的温度效应提供一定的理论参考。第四章双折射滤光片的温度效应。从上一章我们可以了解到，石英晶体的折射率随温度变化而变化，而且滤光片的线度也要发生变化，导致了滤光片的相位延迟发生变化，其结果必然使透射带的中心波长漂移，中心波长的透射率下降，而且透射带宽度增加，所以研究Lyot型石英晶体BF的温度效应对正确设计和使用滤光片具有十分重要的意义。单元石英晶体BF的工作原理就相当于一个石英延迟器件，主要是靠光通过它后延迟量的改变来实现调谐目的，所以延迟片的温度效应同样地反映了滤光片的温度特性。先运用数值分析方法推导出延迟量随温度变化的基本方程，分析随温度变化的各个因素，运用软件拟合出相应的关系曲线图。论文主要工作及创新之处：第一，综合分析了石英晶体的色散及温度特性，初步解决了以往石英晶体无精确色散公式及曲线的缺憾，并利用此色散曲线进行特性预估，为正确使用和设计器件提供参考；并在实验测试基础上得到了石英晶体的温度系数值和温度曲线，从数据和曲线上反映温度变化时石英晶体折射率温度系数与波长的关系。第二，在第一的基础上，将延迟片的温度效应原理应用到滤光片上，利用数值分析方法对滤光片进行研究，推导出滤光片相位与温度的变化关系式，从中可以得到滤光片的线膨胀率，以及双折射率的温度系数对相位延迟量的影响，并测得不同温度下不同光轴取向的线膨胀系数，将相位延迟的改变同以上两点紧密结合起来，充分反映了温度变化对滤光片透射比的影响。第叁，我们在实验中主要是利用分光光度计中放置一个可以容纳各种滤光片的温控装置来操作的，克服了单一光源的缺点。通过控制电压得到不同温度环境下的滤光片的透射谱，进而得到不同组透射数据及相关曲线。主要进行以下不同方面的实验测试：1、常温下，在400-1200nm波段范围内单元滤光片的透射比谱线。2、常温下，在400-800nm波段范围内单元滤光片的透射比谱线。3、常温下，在880-1500nm波段范围内单元滤光片的透射比谱线。4、高温度下，在400-800nm波段范围内，测量不同厚度滤光片透射比变化趋势。5、高温度下，在880-1500nm波段范围内，测量不同厚度滤光片透射比变化趋势。从理论分析及曲线图可以知道常温下较薄滤光片的线宽较大，而随着BF厚度的增加线宽逐渐减小，这种趋势在高温时仍然保持。从实验中看出温度在高于50℃时，石英晶体的双折射率会发生明显的变化，随着温度的生高，透射谱将会从长波向短波方向发生平移，而且透射比下降，厚度较大的滤光片受温度影响较大，透射谱变化较大，实验的结果与以上的理论分析进行比较可知其符合的相当好。不足之处：由于实验条件和时间以及加工制作工艺的限制，对于多元滤光片的温度特性没有进行分析研究，在实验中无法搭建多元组合双折射滤光片，所以文中只研究了单元滤光片的温度效应，而且对单元滤光片温度的研究也只是初步阶段。实验当中使用的温控装置自动化程度不高，在调整角度时由于实验空间狭窄，无法精确调整滤光片与偏振片主透射方向的夹角，所以只能在估调在45℃左右的范围内，因为这个范围内的透射比曲线都是比较良好的。本课题还需要在提高实验条件的基础上进一步研究，，这些缺憾将在以后的科学研究中不断补充和克服。(本文来源于《曲阜师范大学》期刊2007-04-01）