Lyot型石英晶体双折射滤光片特性研究

摘要

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。 第三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。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第二章双折射滤光片的基本理论

§2.1光轴与表面有夹角的双折射滤光片

§2.1.1单元滤光片的结构与工作原理

§2.1.2透射比理论公式

§2.1.3设计参数分析

§2.1.4透射比曲线分析

§2.2光轴与表面平行的双折射滤光片

§2.2.1结构原理

§2.2.2透射比理论推导

§2.2.3透射比的矩阵法表示

§2.2.4透射比曲线分析

§2.3组合式双折射滤光片透射谱

§2.3.1通带半宽及自由光谱范围

§2.3.2透射谱分析

第三章石英晶体的色散及温度特性

§3.1石英晶体的色散特性

§3.2石英晶体的温度特性

第四章滤光片的温度效应

§4.1理论分析

§4.2实验测试

§4.2.1石英滤光片快慢轴的标定

§4.2.2测试原理

§4.3实验结果与分析

§4.4结论

参考文献

在校期间发表的学术论文

致谢