论文摘要
反射型偏光分束棱镜是根据双折射晶体表面的双反射现象设计的一类新的偏光器件，这类棱镜的特点是集偏光分束与光传播的变向于一身，在偏光分束的同时，可以使光的传播方向改变一定的角度。目前的几种双反射偏光分束棱镜多采用二元结构，由于胶合层的存在，使得这几种棱镜的光强透射比普遍偏低。本文借鉴了它们的部分设计思想，研制了两种单元结构的反射型偏光棱镜，并对其光学性能进行了理论分析和性能测试，全文概括起来主要有以下几部分：第一章绪论部分，主要介绍了偏光器件的分类、性能和应用范围，并对本文的工作进行了说明。第二章首先给出了部分基础理论知识，然后详细介绍了起偏棱镜和偏光分束棱镜的种类、设计思想和性能参数，并对相位延迟器件、退偏器件和冰洲石晶体偏光棱镜设计概要进行了简单的介绍。论文的后三章是本文的核心内容，也是我的主要工作。这三章对单元结构双反射偏光棱镜的结构、性能参数作了详细的理论分析，并进行了实验测试：首先我们根据冰洲石晶体的双折射性质，提出了Ⅰ、Ⅱ两种类型五种不同结构的单元双反射偏光分束棱镜的设计构想。理论分析证实，这五种结构的单元双反射偏光分束棱镜都可以使两束出射光等分束角输出，并且找到了实现等角分束的最佳结构角。在结构固定后，我们对各棱镜的性能，如分束角不对称度随入射角和入射波长的变化关系，光强透射比随波长的变化关系等进行了理论分析。通过棱镜性能的比较，我们选择了其中两种性能最好的棱镜作为Ⅰ、Ⅱ两种类型的代表加工成样品，并对样品进行了实验测试。从分束光不对称度和光强透射比随入射角、入射波长变化的实验数据可以看出，虽然测试数据在一些点上与理论结果相比有所偏离，但两者总体趋势基本一致，特别是从分束角不对称度随入射角变化的实验值和理论值的对比中，可以更清楚地看到这一点。通过对棱镜进行消光比测试发现，两出射光束中，o光的消光比性能要优于e光的消光比性能，但两束光的消光比性能都不低于10-5，具有实际应用价值。理论分析和实验测试结果均表明：Ⅰ、Ⅱ两种类型的单元双反射偏光分束棱镜都具有较好的性能，较高的实用价值。本文的主要创新之处在于：提出了新的单元双反射偏光分束棱镜的设计方案，从理论上进行了详细的推导，并结合实验对器件设计性能进行了验证分析。