石英晶体波片的延长量对入射倾角有很大的敏感性,利用波片的这一个性,从通常的Lyot型双折射滤光片的根基道理启程,设计了一种新的Loyt型双折射调谐滤光片。调谐的步骤是使石英波片绕平行于光轴的轴向动弹。理论和尝试证明这一设计有较好的可调性,可调领域比力宽。比通常的参与λ/4波片和λ/2波片的Lyot型双折射调谐滤光片简化了结构、降低了成本。

Lyot型滤光片是法国物理学家LYOT为了天文钻研的必要,出格是为了观察太阳的日珥和日冕而发现的单色双折射滤光片。由于双折射滤光片可被设计成拥有大视场角、窄通带、优良的抗光危险能力等怪异的光学个性的器件,因而,在很多领域仍有其它滤光片不成代替的作用。Lyot滤光片是凭据晶体的双折射效应和偏振光的过问道理而设计的[1]。对它调谐的步骤有好多种[2],能够用扭转温度的步骤,使滤光片中的每块晶片的厚度和双折射率产生变动,从而引起透射波长的变动;为了获得一个更宽的调谐领域,能够用两块楔形晶体包办滤光片中的每一块双折射晶体,当楔形板相对于另一块滑动时,晶体的厚度就产生变动,从而引起透射波长的变动; 

TITLE和ROSENGERG在Lyot滤光片中插入了λ/4波片和λ/2波片,从而使调谐变得单一可行了。这些步骤都是从Lyot滤光片的道理启程,达到对光的调谐,但是必要节造温度,或对晶体进行沉新加工,或参与新的器件,且对于温控的步骤可调谐的领域不大。本文中同样从通常的Lyot型双折射滤光片的根基道理启程,利用波片延长量对入射倾角的敏感性[3],使波片绕平行于光轴的轴向动弹,从而实现对光的调谐,简化了结构,降低了成本,拥有调谐领域宽、调谐方便蹬着点。利用石英晶体晶片延长量对入射倾角的敏感性作调谐滤光片的设计迄今尚未见报路。

1　Lyot型双折射滤光片的道理

Lyot滤光片是凭据晶体的双折射效应和偏光过问道理而设计的。它的结构道理如图1所示。图中, P1和P2是偏光镜, L1是光轴平行于晶体表表切割的石英晶片,两偏光镜P1和P2的偏振面是相互平行的,L1的光轴方向与两偏光镜P1和P2的偏振面成45°。非线偏振光经过P1后成为线偏振光,垂直入射到石英晶片L1表表上,由于L1是平行于光轴切割的双折射片所以,入射光在进入石英片后,产生平行于光轴振动的极度光(e光)与垂直于光轴振动的寻常光(o光),它们再沿统一方向传布,但由于两光在晶体内的传布速度分歧,所以从石英片出射后, o光和e光的相位是分歧的,其延长量为:Δδ=2π(ne-no)d/λ,此时,固然o光和e光是来自统一条光线,且沿统一方向传布,但振动方向却相互垂直,故不能产生过问。当它们通过P2后, o光和e光二振动方向平行,因而能产生过问。滤光片的透射迸咨下式决定[3]:

T =cos2(δ/2) (1)

可见,对肯定波长的光λ,对应肯定的δ值,若使δ取某一相应的值,T便可获得最大值;对于分歧的波长的光,要使其透射最大,则必须扭转δ,因而达到调谐机能。当d=5mm时,Lyot滤光片的理论透射曲线见图2。

2　绕平行于光轴的轴向动弹波片

下面从理论上会商绕平行于光轴的轴向动弹波片, o光和e光位相差δ的变动情况。

图3是厚度为d、波片晶体光轴垂直纸面时,绕平行于光轴的轴向动弹波片的情况。在此情况下,光线由空气斜入射到波片, o光和e光都满足菲涅耳定律[4]: sinθ=sinθono=sinθene,式中,no和ne为晶体的主折射率。

通过推算,可得o光和e光的光程差为:

3　可调谐滤光片

从Lyot调谐滤光片的根基道理启程,结合石英波片绕平行于光轴的轴向动弹使相位延长的变动,设计调谐滤光片的结构见图4。

由(1)式、(3)式得可调谐滤光片的透射比为:

从公式能够看出,对肯定波长的光λ,对应肯定的δ值,若使δ取某一相应的值,T便可获得最大值;对于分歧的波长的光,要使其透射比最大,则必须扭转θ,因而达到调谐机能。

以石英晶体为例,其厚度为5mm,图5是滤光片透射曲线,其中实线为θ=0°时滤光片透射曲线,虚线为θ=12°时滤光片透射曲线。从图能够看出,当θ产生变动时透射光的波长也随之而扭转,从而达到调谐的主张。

为了检验理论的正确性,选取岛津UV23101PC型分光光度计对该结构的双折射调谐滤光片进行了测试。测试中使用的波片的厚度为322. 8μm,在1064nm处是λ/2的石英波片。测试得到的调谐滤光片的透射曲线见图6,其中实线为θ=0°时滤光片透射曲线,虚线为θ=14°时滤光片透射曲线。由了局能够看出尝试与理论切合得很好。

4　结论

利用波片延长量对入射倾角的敏缸咴所设计的Lyot双折射滤光片拥有较好的可调性,可调领域比力宽。对于单级Lyot可调滤光片来说,它的通带半宽度较大,这是其最大的遗憾,若是但愿得到较窄的带宽,必须选取多级的法子来实现。感激宋连科教员和郝殿中教员在尝试和数据处置中赐与的援手。