本文關(guān)鍵詞：偏光棱鏡光束質(zhì)量與材料缺陷關(guān)系研究

  更多相關(guān)文章： 光學(xué)器件 癤瘤 散射 光斑 光束 高斯曲線 CCD

【摘要】：雙折射晶體偏光棱鏡是一種高消光性能的偏振器件,目前綜合性能比較,當(dāng)屬冰洲石晶體制作的棱鏡最具選擇優(yōu)勢(shì)。能夠制造偏光棱鏡的冰洲石晶體目前仍極度依賴天然材料,這就導(dǎo)致了批量器件性能不穩(wěn)定的狀況。天然冰洲石是一種昂貴的單晶體材料,由于天然生長,材料不可避免地存在各種類型的瑕疵,這些缺陷最終影響到器件的性能,甚至導(dǎo)致無法使用,近年來大量偏光干涉成像實(shí)驗(yàn)就說明了這一情況。如何在器件制作過程中的材料篩選環(huán)節(jié)及早發(fā)現(xiàn)問題,并將有問題的晶體加以甄別處理,分不同情況對(duì)其開發(fā)利用,既降低了制造成本又滿足不同技術(shù)需要,是一件非常有實(shí)際意義的工作。查閱文獻(xiàn)顯示針對(duì)偏光器件性能與材料缺陷聯(lián)系的研究未見報(bào)道,我們通過缺陷影響折射率變化的思路對(duì)相關(guān)光學(xué)現(xiàn)象的產(chǎn)生及處理方法加以研究,嘗試給出冰洲石選材使用方面的建議,給相關(guān)設(shè)計(jì)人員提供一個(gè)有價(jià)值的參考依據(jù)。本文中選取了有不同程度的癤瘤缺陷的晶體和有雜質(zhì)的晶體為原材料,分別制作成格蘭·泰勒棱鏡,設(shè)計(jì)了兩套原理類似的實(shí)驗(yàn)測(cè)量系統(tǒng),利用相同的實(shí)驗(yàn)方法,用MATLAB從兩個(gè)不同的角度來分析采集的數(shù)據(jù)。對(duì)于癤瘤晶體采用自制CCD光束光斑形貌測(cè)量實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),利用激光作為光源來掃描樣品并采集其透射光斑圖像,經(jīng)MATLAB圖像處理分析得到不同癤瘤對(duì)像的影響程度;對(duì)于有雜質(zhì)的晶體采用的是CCD測(cè)量光束光強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),在該系統(tǒng)下用He-Ne632.8nm激光作為光源來檢測(cè)帶有綠線散射冰洲石材料所制作的泰勒棱鏡的透射光束光斑情況,經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn),取得了激光經(jīng)過晶體和原始激光的光強(qiáng)分布數(shù)據(jù),并用MATLAB進(jìn)行計(jì)算分析得到光強(qiáng)的高斯分布曲線。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,天然冰洲石晶體缺陷存在幾率非常高,然而很多癤瘤是我們用肉眼觀察不到的,但是在我們的設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)下能夠清晰顯示,這種方法極為簡單方便。用MATLAB處理后我們對(duì)癤瘤大小的灰度值進(jìn)行分級(jí),然后再根據(jù)每個(gè)級(jí)別的癤瘤來對(duì)物體的成像影響來建立一規(guī)律,即癤瘤灰度值與對(duì)應(yīng)物體數(shù)量級(jí)之間的影響程度關(guān)系。最后我們得到,如果點(diǎn)狀癤瘤夠小,癤瘤深度達(dá)不到(晶體表面通過技術(shù)處理后肉眼幾乎發(fā)現(xiàn)不了的癤瘤),那么它對(duì)像的影響是可以接受的。另一實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明晶體內(nèi)部的雜質(zhì)主要影響的是光強(qiáng)的變化。由于晶體內(nèi)雜質(zhì)的散射效應(yīng),導(dǎo)致了單模高斯光束通過格蘭·泰勒棱鏡后,光束光斑位置發(fā)生了微小偏移。經(jīng)過理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,我們發(fā)現(xiàn)激光通過具有綠線散射的泰勒棱鏡,中心光強(qiáng)多少都會(huì)發(fā)生衰減,并且中心光強(qiáng)的位置會(huì)發(fā)生微小偏移。有此缺陷的晶體器件內(nèi)發(fā)生此種散射對(duì)光束質(zhì)量影響不大。經(jīng)過比較后,我們認(rèn)為有癤瘤缺陷的晶體比有雜質(zhì)的晶體對(duì)光束質(zhì)量影響要大的多,但是如果癤瘤夠小,癤瘤深度達(dá)不到,研究表明它對(duì)像的影響是可以接受的,這不僅為我們?cè)趯?shí)現(xiàn)缺陷晶體利用價(jià)值方面提供了依據(jù),還為器件設(shè)計(jì)提供了實(shí)驗(yàn)參考數(shù)據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：光學(xué)器件 癤瘤 散射 光斑 光束 高斯曲線 CCD
【學(xué)位授予單位】：曲阜師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O436.3;TH74
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-11
• 1.1 選題目的8
• 1.2 選題意義8-9
• 1.3 所做的主要工作9-11
• 第2章 冰洲石晶體的結(jié)構(gòu)及格蘭泰勒·棱鏡11-16
• 2.1 冰洲石晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)11-12
• 2.2 偏光型偏光器件相關(guān)概念12-15
• 2.2.1 菲涅爾（Fresnel）公式12-13
• 2.2.2 布魯斯特角和臨界角13-14
• 2.2.3 偏光器件的主要性能參量14-15
• 2.3 格蘭·泰勒棱鏡15-16
• 第3章 高斯光束傳輸理論16-19
• 3.1 基模高斯光束及其傳播規(guī)律16-17
• 3.2 高斯光束的q參數(shù)及高斯光束傳輸?shù)腁BCD定律17-19
• 第4章 格蘭·泰勒棱鏡晶體癤瘤缺陷對(duì)光束成像質(zhì)量的影響19-25
• 4.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備及測(cè)量裝置設(shè)計(jì)19-20
• 4.2 實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析20-24
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論24-25
• 第5章 棱鏡內(nèi)雜質(zhì)分布對(duì)透射光束質(zhì)量的影響25-30
• 5.1 實(shí)驗(yàn)測(cè)量裝置設(shè)計(jì)25-26
• 5.2 實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析26-28
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論28-30
• 第6章 結(jié)論30-31
• 參考文獻(xiàn)31-34
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文34-35
• 致謝35

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本文編號(hào)：1001811