为了深入研究Lyot型退偏器的退偏原理,利用光束叠加的方法,通过分析得到了该退偏器对复色线偏振光的退偏度表达式。利用该表达式及光束叠加思想,从新的角度分析了Lyot型退偏器的三个理想退偏条件:晶体光轴夹角为45°;每一片晶体的延迟量足够大;两片晶体的延迟量之差必须足够大。通过比较发现,早期研究结论的不同主要是由于选取的光源功率密度谱不同造成的。研究结果表明,光束叠加方法计算简单、意义清晰、退偏度表达式简洁,可以更加全面、细致地实现退偏性能的分析。
光学器件 Lyot型退偏器 光束叠加 相位差 optical device Lyot depolarizer superposition of beams phase difference
为了研究线偏振光通过多个任意厚度波片后的偏振态, 利用线偏振光叠加的方法, 对两个晶体光轴夹角为45°的不同厚度波片计算了透射的两个正交线偏振光的强度和相位差, 由此得到叠加后的偏振态及透射光总强度, 并分析了它们随波片延迟量、入射光方位角的变化关系。结果表明, 透射光的偏振态由后面波片的延迟量决定, 强度由前面波片的延迟量和入射线偏振光方位角决定, 同时说明正反向使用时, 透射光的偏振态和强度一般不同。该研究结果可用于类似结构退偏器（如Lyot退偏器）的分析。
光学器件 波片 偏振态 相位差 线偏振光 optical devices wave-plate polarization state phase difference linearly polarized light
1 菏泽学院 物理系, 山东 菏泽 274015
2 曲阜师范大学 激光研究所, 山东 曲阜 273165
为了实现单色线偏振光的退偏, 在Lyot型退偏器的基础上, 设计了一种新型退偏器。该器件由2个慢轴夹角为45°的1/4波片组成, 通过对透射光的叠加分析, 发现该退偏器可将任意振动方位角的线偏振光转化为强度稳定的圆偏振光, 并得到其退偏度表达式。针对633 nm波段, 精选2个1/4波片制作样品, 并测试其退偏度。测试结果表明: 对不同方位角的线偏振光, 退偏器退偏度超过94%, 当微调入射角时, 退偏度则达到97%以上。
偏振光学 光学器件 Lyot型退偏器 1/4波片 线偏振光 polarization optics optical device Lyot depolarizer quarter-wave plate linearly polarized light
1 曲阜师范大学激光研究所, 山东省激光偏光与信息技术重点实验室, 山东 曲阜 273165
2 菏泽学院物理系, 山东 菏泽 274015
设计了一种晶体光轴呈扇形分布的双折射型退偏器，并利用光波叠加的思想，研究了它对单色线偏振光的退偏性能，得到其退偏度的数学表达式。理论分析表明，在退偏器的楔角取值适当大的前提下，退偏度将随入射光振动方位角和光程差做周期变化：方位角为（N /2）π（N为整数）时，退偏度可达100%，不受光程差影响；方位角为（2N+1）π/4 时，退偏度最差；而改善退偏度，可以采用调整入射角的方法。实验测试结果与理论分析吻合较好，调整入射角为4°后，各方位角的退偏度均超过98.84%。因此，该设计具有可行性，而形式简便、意义清晰的分析方法可为该类型退偏器性能的分析提供新的参考。
物理光学 退偏器 光波叠加 退偏度
1 曲阜师范大学激光研究所，山东省激光偏光与信息技术重点实验室, 山东 曲阜 273165
2 菏泽学院物理系, 山东 菏泽 274015
为了研究Lyot改进型退偏器对单色光的退偏性能，采用多光束叠加的方法，得到该退偏器的退偏度关于入射线偏振光振动方位角和总延迟量的表达式。分析表明，在退偏器的楔角达到一定值的前提下，总延迟量δ=（N+ 1/2）π（N为整数）时，所有方位角入射的线偏振光都有理想的退偏效果；δ=Nπ时，方位角对退偏度的影响最大；δ为其他值时，方位角对退偏度的影响介于以上二者之间。采用405 nm的激光光源，经过扩束准直，对楔角为6°的石英晶体Lyot改进型退偏器的退偏度进行了实验测试，结果验证了理论分析；通过调节入射角使总延迟量δ接近（N+ 1/2）π，此时退偏度超过98.8%。
光学器件 偏振光学 Lyot改进型退偏器 多光束叠加 退偏度
为深入研究Lyot改进型退偏器的性能, 首次利用多光束叠加方法, 分析其退偏性能的偏振相关性。理论分析发现: 在楔角足够大的情况下, 线偏振光振动方向与入射端晶体光轴夹角, 即振动方位角为0°或90°时, 退偏效果理想, 夹角为45°时一般最差, 但当退偏器对入射波长相当于1/4波片时, 任意方位角的入射光都有同样好的退偏效果。实验较好验证了理论分析结果, 并通过改变入射角使样品的总延迟量达到1/4波片效果, 此时退偏度在99%以上。该研究为退偏器的理论分析和设计提供了新的参考依据。
光学器件 Lyot改进型退偏器 多光束叠加 1/4波片 optical device improved Lyot depolarizer superposition of multiple beam 1/4 wave plate
1 菏泽学院 物理系,山东 菏泽 274015
2 曲阜师范大学 激光所,山东 曲阜 273165
为了节省冰洲石晶体材料,并实现两束偏振光的平行输出,采用冰洲石与光学玻璃组合的方法,给出一种双反射形式平行分束偏光镜的新设计。该棱镜为ZBaF3玻璃中间加冰洲石晶体薄片的三元结构,采用溴代萘胶合;选择合适的结构角,令电矢量振动方向相互垂直的两束偏振光分别在前胶合面、后端面发生全反射,并垂直上端面平行出射。实验测试表明,棱镜的透射比高于80%,消光比优于10-3。该设计在节省冰洲石晶体前提下,保持了良好的性能。
光学 平行分束偏光镜 双反射 光学玻璃 剪切差 optics parallel beamsplitting polarization prism bireflectance optical glass shear difference
为了节省稀有的冰洲石晶体材料, 并实现剪切差对入射点的连续可调, 采用冰洲石与光学玻璃组合的方法, 设计了一种新型平行分束偏光镜。该棱镜是在ZBaF3玻璃中间夹冰洲石晶体薄片的三元结构, 并用溴代萘胶合; 选择合适的结构角, 令电矢量振动方向相互垂直的两束偏振光在不同端面平行出射。实验测试表明, 棱镜的e光透射比高于70%, o光透射比高于85%, 消光比优于10-3。该设计在大大节省冰洲石晶体的前提下, 不仅保持了良好的性能, 而且还实现了剪切差对入射点的连续可调, 给使用带来了巨大的便利, 具有良好的应用前景。
光学 平行分束偏光镜 剪切差 入射点 光学玻璃 optics parallel beamsplitting polarization prism shear difference incidence point optical glass
1 菏泽学院 物理系, 菏泽 274015
2 曲阜师范大学 激光研究所, 曲阜 273165
为了节省稀有昂贵的冰洲石晶体材料, 实现两束偏振光的平行输出, 采用冰洲石晶体与光学玻璃组合的方法, 给出了一种新型双反射平行分束偏光镜的设计。该棱镜前后半块分别为ZBaF3玻璃、冰洲石, 并用溴代萘胶合。由理论分析可知, 选择合适的结构角, 可以实现电矢量振动方向相互垂直的两束光分别在胶合面、后端面发生全反射, 并垂直上端面平行出射。结果表明,棱镜的透射比高于80%, o光消光比优于10-5, e光消光比优于10-3。该设计在节约晶体前提下, 保证了较高的消光比和透射比, 具有较好的应用前景。
光学器件 平行分束偏光镜 双反射 光学玻璃 剪切差 optical devices parallel beam-splitting polarization prism bireflectance optical glass shear difference
曲阜师范大学 激光研究所 山东省激光偏光与信息技术重点实验室, 曲阜 273165
为了了解Wollaston棱镜正反向使用时分束角及分束角的对称性, 采用数学运算和实验测试相结合的方法, 进行了理论分析和实验验证, 取得了较为理想的数据。由分析可知, Wollaston棱镜正、反向分束角及分束角对称性不同是因为反向入射时第1块棱镜中的o光在第2块棱镜中成为e光波时, 其光矢量振动方向和晶体光轴不平行, 对应的不再是主折射率所致。结果表明, Wollaston棱镜正向使用时的分束角略大于反向入射时的分束角, 且Wollaston棱镜结构角越大, 入射波长越短, 则正、反向分束角的差值越大。
偏振光学 沃拉斯顿棱镜 正向入射 反向入射 分束角 对称性 polarization optics Wollaston prism forward incident backward incident splitting angle symmetry
