膠合層對(duì)棱鏡透射性能的影響.pdf

1、對(duì)于利用天然雙折射晶體冰洲石制作的偏光棱鏡，其膠合的形式分空氣隙膠合和光學(xué)膠膠合；前者最具代表的是Glan-Taylor棱鏡，它最突出的優(yōu)點(diǎn)是有高的抗光損傷閾值，但視場(chǎng)角卻不大，一般不超過(guò)6°；后者的代表是常用的G1an-Thompson棱鏡，其最顯著的優(yōu)點(diǎn)是透射比較高，且視場(chǎng)角大。二者都統(tǒng)稱為格蘭棱鏡，然而膠合棱鏡和空氣間隔棱鏡都有同樣的基本設(shè)計(jì)。膠合棱鏡對(duì)大多數(shù)的應(yīng)用來(lái)說(shuō)是光學(xué)上較好的設(shè)計(jì)，并且是現(xiàn)今應(yīng)用中最普遍的棱鏡型式。雖然格蘭

2、型棱鏡比同樣大小的尼科爾型棱鏡需要大得多的方解石，但格蘭型在光學(xué)上有幾方面的優(yōu)點(diǎn)：①因光軸垂直于棱鏡軸，非常光線的折射率與尋常光線的折射率之差最大。所以和尼科爾型相比，格蘭型由較寬的視場(chǎng)角和較小的長(zhǎng)度孔鏡比(L/A)。②視場(chǎng)角內(nèi)的光幾乎是均勻偏振的；而尼科爾型不是這樣。③通過(guò)(優(yōu)良的)格蘭型棱鏡觀察軸上的物的視位置實(shí)際上沒(méi)有旁向位移。而通過(guò)尼科爾棱鏡觀察由旁向位移。④因?yàn)楫?dāng)棱鏡置于會(huì)聚光束中時(shí)，離軸漂移造成有像散的像，格蘭型棱鏡的成像質(zhì)

3、量比尼科爾型略好。 光學(xué)膠是組合光學(xué)器件不可缺少的組成部分。標(biāo)志光學(xué)膠性能的指標(biāo)很多，其中最重要的是透射光譜范圍、耐高低溫性、剪切強(qiáng)度、線膨脹系數(shù)以及折射率和色散。目前G1an-Thompson棱鏡常用加拿大樹膠(也稱中性樹脂膠)。或是冷杉膠膠合，棱鏡的長(zhǎng)寬孔徑比為3，視場(chǎng)角一般為11°～13°，透射比達(dá)到90％，起影響作用的主要是光學(xué)膠的折射率。光學(xué)膠的折射率既然對(duì)棱鏡的參數(shù)產(chǎn)生影響，那么我們就應(yīng)該找出其規(guī)律，但遺憾的是目前還

4、沒(méi)有針對(duì)偏光棱鏡用光學(xué)膠系統(tǒng)研究的文獻(xiàn)報(bào)道。為此我們以Glan-Thompson棱鏡為例，詳細(xì)分析光學(xué)膠的折射率對(duì)棱鏡結(jié)構(gòu)角、視場(chǎng)角以及透射比的影響，為制作能滿足不同需要的G1an-Thompson棱鏡提供必要的依據(jù)。 在波長(zhǎng)短到方解石開始強(qiáng)烈吸收的214nm時(shí)，因?yàn)闆](méi)有令人滿意的膠合劑可供使用，所以用于這個(gè)波長(zhǎng)范圍的格蘭型棱鏡必須是空氣間隔的。從紫外到近紅外的寬廣的波長(zhǎng)范圍，采用空氣間隔棱鏡也是很方便的。同Glan-Thomp

5、son棱鏡膠合層的影響來(lái)看，這種空氣隙組成的特殊膠合層也對(duì)棱鏡的基本參數(shù)產(chǎn)生較大影響，主要體現(xiàn)在空氣隙的厚度引起的多光束干涉，進(jìn)而對(duì)棱鏡的透射性能產(chǎn)生較大的影響。 通常我們?cè)诜治瞿z合型棱鏡中的膠合層對(duì)棱鏡透射比的影響時(shí)一般忽略其厚度，因而電就忽略了反射光的多光束干涉問(wèn)題，但在實(shí)際中，多光束干涉問(wèn)題是一個(gè)不容忽略的因素，它對(duì)棱鏡的透射比有著重要的影響。將膠合層視為一層薄膜，根據(jù)薄膜光學(xué)理論，詳細(xì)分析光學(xué)膠的厚度以及光學(xué)膠折射率對(duì)棱

6、鏡透射比的影響，并找到了其中的規(guī)律。膠合層的厚度以及光學(xué)膠折射率對(duì)棱鏡的透射比均有影響，且厚度對(duì)棱鏡透射比的影響呈現(xiàn)周期性變化；而光學(xué)膠折射率則對(duì)透射比的振蕩幅度產(chǎn)生影響。為優(yōu)化格蘭型棱鏡的透射比是供必要的理論依據(jù)。 本論文以膠合層對(duì)格蘭型棱鏡透射參數(shù)的影響為重點(diǎn)，從膠合劑的折射率以及膠合層的厚度等方面根據(jù)棱鏡的設(shè)計(jì)原理、偏振光學(xué)的理論基礎(chǔ)對(duì)棱鏡透射性能的影響方面展開論述，全文內(nèi)容概括如下： 在第一章中，主要介紹了本論文

7、選題的出發(fā)點(diǎn)和意義。 在第二章中，以格蘭一湯普森棱鏡為例，主要分析了光學(xué)膠的折射率對(duì)棱鏡視場(chǎng)角、結(jié)構(gòu)角以及透射比影響，并分析了光學(xué)膠合層的厚度對(duì)棱鏡透射性能的影響。 在第三章中，以渥拉斯頓棱鏡為例，詳細(xì)分析了光學(xué)膠折射率以及光學(xué)膠合層的厚度隊(duì)棱鏡光強(qiáng)分束比和總透射比的影響。 在第四章中，對(duì)格蘭型棱鏡的另一種形式：空氣隙型棱鏡進(jìn)行單獨(dú)分析，從理論上分析多光束干涉對(duì)棱鏡透射性能的影響，并從實(shí)驗(yàn)上來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證。

8、本文的創(chuàng)新點(diǎn)在于： 1：通過(guò)理論分析得出了光學(xué)膠折射率對(duì)棱鏡透射性能的影響，給我們?cè)谥谱骼忡R時(shí)選擇合適折射率的光學(xué)膠提供理論依據(jù)，達(dá)到了優(yōu)化棱鏡設(shè)計(jì)的目的。 2：利用薄膜光學(xué)理論，考慮反射光的多光束干涉對(duì)棱鏡透射比的影響并對(duì)其進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：膠合層的厚度以及光學(xué)膠折射率對(duì)棱鏡的透射比均有影響，且厚度對(duì)棱鏡透射比的影響呈現(xiàn)周期性變化；而光學(xué)膠折射率則對(duì)透射比的振蕩幅度產(chǎn)生影響。 總的說(shuō)來(lái)，我們優(yōu)化設(shè)計(jì)格蘭型棱