旋转检偏及偏光技术的应用教材VIP专享VIP免费

项目编号：T072PRP28010本科生研究计划（PRP）研究论文(第28期)论文题目：_旋转检偏及光电探测偏光技术的应用_____项目负责人：_袁晓忠__学院（系）：船舶海洋工程与建筑指导教师：_袁晓忠顾春明学院（系）：__物理与天文系参与学生：__________陈昊闻_______________________项目执行时间：__2015_年___4_月至__2015_年___10_月上海交通大学第*期PRP学生研究论文旋转检偏及偏光技术的应用船舶海洋工程与建筑学院陈昊闻指导老师：物理与天文系袁晓忠顾春明摘要在光的偏振实验中，出射偏振光所形成的图像与双折射晶体主光轴与偏振片夹角θ和双折射晶体折射相位差△φ有关。本项目探究了这种关系，并用实验加以验证。在实验中，采用BBO晶体改变折射率并引入自动偏光监测系统，对实验的进行有着很大的帮助。关键词:偏振光，旋转检偏，自动偏光检测系统,8字型偏振光图像AbstractIntheexperimentofpolarizationoflight,theimageformedbypolarizedlighthaveconnectionwiththebirefringentcrystalaxisofthepolarizerangleθandthebirefringentrefractionphase△φ.Thisprojectexploresthisrelationship,andtheresultsareverifiedbyexperiments.Intheexperiment,therefractiveindexchangesbyusingBBOcrystalandtheintroductionofautomaticpolarizationmonitoringsystem,areofgreathelptotheexperiment.Keywords:polarizedlight,polarizationobservation,automaticpolarizationdetectionsystem,8typepolarizedimage1.偏振光理论一束平行光经过起偏器后形成的平面偏振光，垂直入射在光轴平行于表面且厚度均匀的晶体上，分成垂直于光轴的o光和平行于光轴的e光。如果入射光的光强为A1，入射光的振动方向与光轴的角度为θ，则分解后产生的o光和e光振幅分别为：Ao=A1sinθAe=A1cosθ由于o光与e光在晶体中有不同的折射率，导致o光与e光在晶体中传播的速度不同，产生相位差。如果o光与e光在晶体中的折射率分别为no和ne，入射晶体的平行光波长为λ，晶体厚度为l，则由晶体出射的o光和e光的相位差为：?φ=2π（no-ne）l/λ（1）o光与e光频率相同，振动方向互相垂直且有固定的相位差。如果以o光与e光振动方向为x，y方向建立坐标系，o光与e光的振动方程可分别表示为：x=A1cosθcosωty=A1sinθcos（ωt+?φ）合成的椭圆偏振光方程为：y2+x2-2xycos?φ=sin2?φ（2）A12sin2θA12cos2θA12sinθcosθ式（2）表明，合成振动末端的轨迹以一个一般椭圆的形状在与传播方向垂直的平面内运动。从晶体出射的o光与e光振动方向互相垂直，不满足振动方向相同的相干条件，故不能产生稳定的干涉现象，如果要使它们产生干涉，就必须将其振动方向分解到相同方向。因此在平行光出射晶体上海交通大学第*期PRP学生研究论文之后，再加上一个检偏器，可使o光与e光产生干涉，振幅叠加。如果起偏器与光轴的夹角为θ，检偏器与起偏器的夹角为α，N1和N2分别为起偏器与检偏器所允许通过的振动方向，则o光与e光的振幅在N2方向上的分量分别为：A2o=Aosin(θ+α)=A1sinθsin(θ+α)（3）A2e=Aecos(θ+α)=A1cosθcos（θ+α)o光与e光两列同频率振动方向相同的相干光的叠加振幅为：A2=A2o2+A2e2+2A2oA2ecos?φ（4）将（3）式带入（4）中，得到叠加后的振幅关于θ，α及?φ的表达式为A2=A12（sin2θsin2(θ+α)+A12cos2θcos2(θ+α)+2sinθcosθsin(θ+α)cos(θ+α)cos?φ）（5）将其化简，得A2=A2o2+A2e2+2A2oA2ecos?φ=A12sin2θsin2α+A12cos2θcos2α+2A12sinθcosθsinαcosαcos?φ=A12[sin2θ(1-cos2α)/2+cos2θ(1+cos2α)/2+1/2sin2θsin2αcos?φ]=A12[1/2+1/2cos2α(cos2θ-sin2θ)+1/2sin2θsin2αcos?φ]=1/2A12[1+cos2αcos2θ+sin2θsin2αcos?φ]=1/2A12[1+cos2αcos2θ+sin2θsin2α(1-2sin2?φ/2)]=1/2A12[1+cos2(θ-α)-2sin2θsin2αsin2?φ/2]=A12(cos2(θ-α)-sin2θsin2αsin2?φ/2（6）以A2为极径，α为极角建立极坐标系。当检偏器旋转时，检偏器与起偏器的夹角α发生改变，导致A2发生改变，从而在极坐标系中可作出A2-α的关系曲线。该曲线的参数由起偏器与光轴的夹角θ，以及o光与e光的相位差?φ决定。同时...