云母晶體最大雙折射率溫度效應(yīng)的研究.pdf

1、雙折射率是表征各向異性晶體光學(xué)特性的一個(gè)非常重要的物理參數(shù)，由材料的成分和晶體結(jié)構(gòu)所決定。雙折射率對(duì)光波而言，一般都具有較大的色散性。以平行晶體光軸的晶面作為通光面，光在晶體內(nèi)垂直晶體光軸傳播，其雙折射率為最大值，稱為最大雙折射率。最大雙折射率是偏光器件設(shè)計(jì)時(shí)的重要參量，此值是波長(zhǎng)的函數(shù)，也受溫度等外界條件的影響。在應(yīng)用過程中，偏光器件通常要受到溫度場(chǎng)及其他外場(chǎng)的影響。晶體的折射率和面形等隨溫度的變化均要發(fā)生變化，從而影響器件的光學(xué)性能

2、。通常用折射率溫度系數(shù)來(lái)描述溫度對(duì)光學(xué)晶體折射率的影響。 經(jīng)查閱文獻(xiàn)資料可知，目前這方面的研究基本集中在晶體最大雙折射率隨波長(zhǎng)變化的測(cè)量上，而對(duì)晶體最大雙折射率隨溫度變化的研究較少。作為制作單級(jí)波片的理想雙折射材料云母晶體，由于其晶片太薄，極易產(chǎn)生多次反射，且孔徑稍大時(shí)面形難以保證，因此研究其溫度效應(yīng)的更少，對(duì)云母晶體最大雙折射率溫度系數(shù)的研究至今尚未見到報(bào)道。所以，云母晶體最大雙折射率隨溫度變化的精確測(cè)量有著重要的意義。本文主

3、要是對(duì)云母晶體最大雙折射率隨溫度的變化關(guān)系進(jìn)行了研究。 文章采用精確測(cè)量晶體最大雙折射率的連續(xù)偏光干涉法對(duì)不同厚度的云母波片進(jìn)行了研究。首先通過實(shí)驗(yàn)得到不同溫度下云母波片的偏光干涉譜，并對(duì)譜線進(jìn)行了對(duì)比分析；然后計(jì)算出云母波片的最大雙折射率，求出了云母晶體在紫外波段和可見光波譜段的最大雙折射率溫度系數(shù)的表達(dá)式；最后獲得從紫外至近紅外光波段云母晶體的雙折射率色散曲線，得到任意波長(zhǎng)的雙折射率色散公式。論文主要內(nèi)容分為以下幾個(gè)部分：

4、 第一章為緒論部分，主要介紹了偏光器件的發(fā)展概況和器件溫度效應(yīng)的研究現(xiàn)狀，并簡(jiǎn)要說(shuō)明了本論文的創(chuàng)新工作。 第二章是最大雙折射率溫度效應(yīng)的基礎(chǔ)理論部分，對(duì)最大雙折射率的概念、雙折射現(xiàn)象的應(yīng)用和云母晶體分別進(jìn)行了介紹，對(duì)雙折射率的溫度效應(yīng)進(jìn)行了理論分析。分析表明，波片的延遲量隨溫度的變化是由波片的厚度和雙折射率隨溫度變化引起的。多級(jí)波片的延遲相位級(jí)數(shù)可以從幾十個(gè)多至上百個(gè)，從延遲的物理效果上看與零級(jí)波片沒有多大區(qū)別，但當(dāng)溫度改

5、變時(shí)，由于波片級(jí)數(shù)的不同，受溫度變化的影響也將不同，級(jí)數(shù)越大，厚度影響越明顯。而對(duì)單級(jí)波片，厚度很小，當(dāng)溫度改變時(shí)，雙折射率的影響更明顯。 第三章主要介紹了偏光干涉法測(cè)量雙折射率的裝置及過程。描述了測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量原理并繪出了測(cè)量系統(tǒng)原理圖，說(shuō)明了測(cè)量系統(tǒng)中各部件的選擇和測(cè)量時(shí)程序的流程。對(duì)實(shí)驗(yàn)得到的不同溫度下云母波片的偏光干涉譜進(jìn)行了對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)云母波片的溫度升高時(shí)，波片的偏光干涉譜整體向短波長(zhǎng)方向發(fā)生漂移，且溫度變化越大，

6、漂移越明顯，結(jié)果表明云母波片雙折射率的影響大于厚度的影響，決定了譜線漂移的方向。 第四章是數(shù)據(jù)處理及誤差分析部分。通過對(duì)偏光干涉譜的極值點(diǎn)所對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的精確判斷，準(zhǔn)確計(jì)算出相應(yīng)溫度下云母波片的最大雙折射率，求出了云母晶體在紫外波段和可見光波譜段的最大雙折射率溫度系數(shù)的表達(dá)式；最后獲得從紫外至近紅外光波段云母晶體的雙折射率色散曲線，經(jīng)多項(xiàng)式擬合數(shù)據(jù)處理，得到任意波長(zhǎng)的雙折射率色散公式。同時(shí)，對(duì)于實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的誤差進(jìn)行了理論分析，得

7、出了提高測(cè)量精度的方法，為測(cè)試結(jié)果的可靠性提供了保證。 論文的第三章和第四章是本文的核心部分，也是本人的主要工作?？偨Y(jié)上述內(nèi)容，本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)是： 1、首次通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得了不同溫度下不同厚度的云母波片的偏光干涉譜，發(fā)現(xiàn)波片的偏光干涉譜整體向短波長(zhǎng)方向發(fā)生漂移，說(shuō)明云母波片雙折射率對(duì)其延遲量的影響大于厚度對(duì)其延遲量的影響，決定了譜線漂移的方向。 2、得到云母晶體在紫外波段和可見光波譜段的最大雙折射率溫度系數(shù)的表達(dá)式