高温相偏硼酸钡渥拉斯顿棱镜的设计

摘要

伴着激光偏光技术近年来的飞速发展，偏光器件在光信息调制、光电检测、光电传感、偏光导航等领域应用广泛。偏光器件是可以实现光的各种偏振状态相互转换的器件，其种类也已发展到七大类上百种。
　　渥拉斯顿（Wollaston）棱镜就是其中一种偏光分束棱镜，即将一束光分成两束具有一定分束角且振动方向互相垂直的线偏振光。它在光信息调制、偏光干涉、光谱分析等方面有着重要的应用，例如Wollaston棱镜型干涉成像光谱仪，它的核心元件就是用来分束的Wollaston棱镜，这种光谱仪具有宽波段、高通量、小体积、性能稳定等优点，在大气物理学、生物医疗、环境监测等领域有着广泛的应用。目前制作Wollaston棱镜的材料主要以双折射晶体方解石为主，但其天然优质原料逐渐减少，而近年一种人工晶体：高温相偏硼酸钡（简称α-BBO）进入了人们的视线；它也具有双折射现象，但对其研究极少，本文就以此为契机设计和测试了α-BBO-Wollaston棱镜，主要研究内容如下：
　　第一章绪论介绍偏光棱镜的研究背景和应用现状，提出了采用α-BBO制作Wollaston棱镜的思路，并进行了可行性分析，叙述了课题的研究方法和意义。
　　第二章针对Wollaston棱镜，概述了其原理、种类和制作要求，为α-BBO晶体的设计提供了理论支撑。
　　第三章从α-BBO晶体的原子结构出发，介绍了α-BBO晶体的基本性质，拟合了其在200-800nm的折射率公式；给出了α-BBO-Wollaston棱镜的设计原理，利用得到的具体参数制作了样品并进行了分束角测量。
　　第四章首先对α-BBO晶体的透射率进行了理论分析和实验测试，其次分析了光学胶合剂折射率对棱镜透射比和分束比的影响，最后实验测量了α-BBO-Wollaston棱镜样品的光强分束比和消光比等参数。
　　第五章提出了α-BBO-Wollaston棱镜应用到紫外干涉成像光谱仪的思路，并进行了详尽的理论推导，得到了有参考价值的具体参数。
　　本论文的创新点为：
　　1.独立提出α-BBO-Wollaston棱镜的设计，并理论推导了200-800nm波段的设计参数，绘制了折射率、结构角、分束角三者随波长变化的关系曲线。根据所得设计值，成功制作了α-BBO-Wollaston棱镜样品，经测试其各项性能良好。
　　2.鉴于α-BBO-Wollaston棱镜性能良好，理论分析了其在Wollaston棱镜型干涉成像光谱仪的应用，并得到一些具体参量，为进一步研究紫外Wollaston棱镜光谱仪提供了一定的理论支持。

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第一章 绪 论

第二章 Wollaston棱镜概述

§2.1 基础知识[13]

§2.2渥拉斯顿棱镜分束原理

§2.3渥拉斯顿棱镜的种类

第三章α-BBO-wollaston棱镜的设计理论

§3.1α-BBO晶体简介

§3.2光的色散效应

§3.3α-BBO晶体的双折射特性

§3.4α-BBO晶体设计的Wollaston棱镜

§3.5α-BBO-Wollaston棱镜分束角的实验测量

第四章α-BBO-wollston棱镜透射性研究

§4.1α-BBO材料透射比理论分析

§4.2 α-BBO材料的透射比实验

§4.3光学胶合剂折射率对α-BBO-Wollaston棱镜光强分束比的影响

§4.4α-BBO-Wollaston棱镜光强分束比实验

§4.5消光比实验结果与分析

第五章 对α-BBO-Wollaston棱镜在成像干涉仪中的探究

§5.1干涉成像光谱仪

§5.2 Wollaston棱镜型干涉成像光谱仪的基本原理

§5.3α-BBO-Wollaston棱镜在干涉成像仪中的探究

总结

参 考 文 献

在校期间发表的学术论文

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