波片延遲量的溫度效應(yīng)研究.pdf

1、波片，又被稱為相位延遲器，是偏光應(yīng)用調(diào)制技術(shù)中最常用的重要的光學(xué)器件之一，也是偏光類器件中的一個(gè)重要組成部分。由于線偏振光在波片內(nèi)會(huì)產(chǎn)生兩正交的偏振分量，其相對(duì)振幅不變，只改變相對(duì)相移，所以它們?cè)诳刂坪驼{(diào)制光的偏振態(tài)時(shí)起著關(guān)鍵性的作用，因而在激光技術(shù)和偏光技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。相位延遲器同其他偏光器件相配合，可以實(shí)現(xiàn)光的各種偏振態(tài)間的相互轉(zhuǎn)換和偏振面的旋轉(zhuǎn)等。常用的有L/4波片和λ/2波片兩種。偏光器件在應(yīng)用的過(guò)程中，通常要受到外

2、場(chǎng)的影響，其中溫度場(chǎng)是任何偏光器件都無(wú)法逃避的，波片亦是如此。由于溫度的變化，晶體的折射率和面形等均要發(fā)生變化，從而影響器件的光學(xué)性能。 查閱資料可知，國(guó)內(nèi)外對(duì)于波片的溫度效應(yīng)沒(méi)有系統(tǒng)完善的研究，大部分的研究都是在常溫下進(jìn)行的，沒(méi)有考慮到溫度變化帶來(lái)的影響，而波片延遲量受溫度的影響又是比較明顯的，比如對(duì)于632.8nm的23級(jí)λ/4石英波片而言，溫度每升高1℃，其延遲量約減小0.78°，這將嚴(yán)重影響光信息調(diào)制的質(zhì)量。如果能夠得出

3、波片的延遲量隨溫度變化的關(guān)系，就可以采取相應(yīng)的措施來(lái)減少溫度變化帶來(lái)的負(fù)面影響。鑒于這一目的，文章對(duì)波片延遲量隨溫度的變化關(guān)系進(jìn)行了研究。 波片可以分為單波片和復(fù)合波片，二者的延遲量均受到溫度的影響，故文章對(duì)二者延遲量的溫度效應(yīng)進(jìn)行了研究。文章首先采用光強(qiáng)法對(duì)于常見(jiàn)的λ/4波片和λ/2波片的溫度效應(yīng)進(jìn)行了研究，并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比分析；然后對(duì)三元復(fù)合式補(bǔ)償器這一常見(jiàn)復(fù)合波片的溫度效應(yīng)進(jìn)行了研究；最后采用偏光干涉法對(duì)表征波片受熱

4、膨脹的量一熱膨脹系數(shù)進(jìn)行了求證。具體來(lái)說(shuō)文章主要內(nèi)容分為以下幾個(gè)部分： 第一章為緒論部分，主要介紹了偏光器件的發(fā)展概況和器件的溫度效應(yīng)，并對(duì)本論文的創(chuàng)新工作進(jìn)行了說(shuō)明。 第二章是波片的基礎(chǔ)知識(shí)部分，對(duì)于常見(jiàn)的單波片和組合波片的構(gòu)成及作用分別進(jìn)行了介紹。 第三章是文章的主要部分，首先對(duì)常見(jiàn)的λ/4波片和λ/2波片的溫度效應(yīng)進(jìn)行了理論分析，得出二者的延遲量隨溫度變化的關(guān)系，結(jié)果表明，隨溫度的升高波片的延遲量呈現(xiàn)下降的

5、趨勢(shì)，并且對(duì)同一波長(zhǎng)的波片而言，波片的級(jí)數(shù)越高，變化越明顯；而對(duì)于不同波長(zhǎng)的同一級(jí)數(shù)的波片而言，短波長(zhǎng)波片受溫度變化的影響較之長(zhǎng)波長(zhǎng)的要大。其次對(duì)三元復(fù)合式補(bǔ)償器的溫度效應(yīng)進(jìn)行了理論分析，結(jié)果表明，在常溫下，其延遲量可實(shí)現(xiàn)O-2π間的調(diào)節(jié)，而當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，其可調(diào)節(jié)范圍要減小，溫度變化越大，受到的影響越明顯，可調(diào)節(jié)范圍就越小，對(duì)同一波長(zhǎng)的波片組合成的補(bǔ)償器而言，波片的級(jí)數(shù)越高，變化越明顯；而對(duì)于不同波長(zhǎng)的同一級(jí)數(shù)的補(bǔ)償器而言，短波長(zhǎng)補(bǔ)

6、償器受溫度變化的影響較之長(zhǎng)波長(zhǎng)的也要大。對(duì)于不同的補(bǔ)償器，要分別計(jì)算得出其變化規(guī)律。最后對(duì)熱膨脹系數(shù)進(jìn)行了研究，從理論上對(duì)其進(jìn)行了推導(dǎo)。對(duì)于以上各量的測(cè)量同時(shí)提出了實(shí)驗(yàn)方案。 第四章是文章的數(shù)據(jù)處理及誤差分析部分，依據(jù)提出的實(shí)驗(yàn)方案對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。對(duì)于單波片而言，實(shí)驗(yàn)值與理論值比較符合，呈現(xiàn)出與理論值所述相一致的規(guī)律；對(duì)于三元復(fù)合式補(bǔ)償器而言，實(shí)驗(yàn)值雖然與理論值的變化趨勢(shì)相一致，但是由于誤差的存在，吻合的不是很好；對(duì)于