在光学扫描和光电检测系统中,为了实现远距离、大范围光束平移的目的,对由双五棱镜构成的光束平移系统进行精度分析,并利用自准直法对系统的平行性精度进行测试。其组件中两个五棱镜摆放位置相对于理论位置存在误差,导致系统中出射光与入射光不平行,利用自准直法对系统进行光学装调,以保证出射光与入射光的平行性。但该平移组件在工作时通过转动副绕入射光轴旋转,系统会相对于某一机械轴产生转动误差,导致双五棱镜系统坐标转换矩阵发生变化,出射光与入射光不再平行。通过分析五棱镜的方位误差和系统整体的转动误差与系统误差之间的非线性关系,建立数学模型,并利用仿真实验加以验证理论分析的正确性,最后提出减小系统误差的解决方案,将其组件平移精度控制到10″以内,为棱镜在光束折转时的误差分析提供借鉴。

光轴平行性是多光轴光电设备的重要参数, 对其进行检测十分必要。随着光电设备复杂程度的逐步增加, 其光轴之间的距离不断增大, 传统的小口径检测手段已经不能满足现有光电设备的检测需求。针对大间距光轴之间的平行性的检测, 设计了一种基于双五棱镜结构的扩径组件, 实现了平行光管的出射光束的平移, 并利用双光楔结构对扩径组件进行修正, 将平行光管的有效口径由300 mm扩展至1 200 mm。对扩径组件进行数学建模分析和实际装调, 并对检测系统进行整体精度测试。实验结果表明: 平行光管出射的光束经扩径组件后能够保持良好的平行性, 其平行误差在11″以内, 满足大间距光轴检测的精度要求。

为了精密控制激光光束的平行移动, 利用双面金属包覆波导结构在导波共振激发时对古斯-汉欣(Goos-Hnchen)位移的增强效应, 采用光学非线性晶体材料作为波导的导波层, 通过在波导中两层金属膜间加入控制电压, 改变波导参量, 实现反射光侧向位移的电调谐, 得到了720μm范围内的光束平移电控, 控制精度可达25nm。结果表明, 实验结果和理论模拟吻合较好。预计本工作对光学微加工领域应用具有积极而广泛的意义。

从惠更斯原理出发,根据e光在晶体中的传播特性,从理论上详细分析了光平行于常规尼科耳棱镜长边入射时透射光相对入射光的平移并得出了光束平移的公式.通过分析发现,随结构角γ的增大光束平移量d变小的趋势十分明显.运用数学方法求出了一种光束平移量最小的尼科耳棱镜形式.