薄膜偏光分束镜的性能优化与镀膜技术

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1、曲阜师范大学硕士学位论文薄膜偏光分束镜的性能优化与镀膜技术姓名：孔伟金申请学位级别：硕士专业：光学指导教师：吴福全2003.3.1曲阜师范大学研究生毕业论文稿纸第l页摘要薄膜光学作为应用光学的一个重要的分支，近年来由于光谱干涉技术、激光技术以及空间光学、偏振光调制技术、光信息处理等技术的飞跃发展，促使光学薄膜也得到了迅速的发展．薄膜光学发展于十九世纪，1873年麦克斯韦创立的电磁理论奠定了薄膜光学所有问题的理论基础．但薄膜光学的真正发展是在1930年真空蒸发设备出现以后，这一设备的出现为薄膜光学的发展提供了设4k-保'hr-．1961年激光的问世使薄膜光学得到了飞速的发展．光

2、学薄膜在增加或减少反射、吸收和透射；在彩色的合成与还原；在调整光束的偏振态和改变光束的相位状态等方面发挥着重要的作用，简而言之，在光学系统中的几乎所有的特性方面都发挥着重要的作用．薄膜光学所有的光学特性都是基于薄膜内光的干涉作用．光学薄膜的本质是：光在分层媒质中传播时，来自不同界面的反射光在光的透射及反射方向上产生干涉现象，光学薄膜正是利用这种干涉现象，通过改变薄膜材料及其厚度等特性来人为的控制光的干涉，根据需要来实现光能的重新分配，即实现特定的光学功能．光学薄膜涉及到比较多的膜层，其干涉作用比较复杂．正是如此，可以减少表面的反射，因而增加元件的透射率；或者用来增加表面反射率

3、，或者在一个波段内给出高的反射率、高的透射率，也可以使光产生不同的偏振特性等．在进行光调制和光隔离以及光信息处理时，需-Jt-把普通光变成偏振光，这个调制过程需要起偏器件．一般的起偏器件和检偏器件是利用晶体的双折射特性设计而成，其优点是：消光比扣透射比高，适用的光谱范禹大．但由于通常使用的冰洲石晶体是一种天然晶体，纯净的晶体很少，且不易得到大块，所以晶体起偏镜不容易做成大口径，且价格高，加工工艺复杂．薄膜偏光分束镜是基于薄膜内光的干涉作用和布氏角的特点研制而成．其优点是：孔径大，损耗低，系统设计灵活；由于薄膜分光镜没有尺寸限制，同时可以以低价格生产出大尺寸器件，以及它们的结构

4、根据设计和制作是多样的，因此被广泛应用曲阜师范大学研究生毕业论文稿纸第2页于光学仪器、激光技术、光电显示和光学存储等领域．设光在薄膜的入射角为吼，棱镜材料的折射率为no，nH和nL分别表示高低膜料的折射率，则MacNeille薄膜偏光分束镜的设计要满足如下公式。¨in吼2若知本论文以Maeneille薄膜偏光分束镜的设计为基础，以优化其分光特性为重点．从棱镜的设计原理并口薄膜光学的理论基础为出发点，通过改变棱镜的结构形式提高其消光比：利用干涉方法消除了前后通光面P光的反射．通过真空镀制技术的改进，提高了薄膜偏光分束镜的分光性能．本文主要在棱镜性能的优化方面展开论述．全文的内容

5、概括如下：在第一章中，主要介绍了本论文选题的出发点和意义。在第二章中，主要简单介绍了薄膜光学的发展历史和现状，薄膜光学的基本性质，常用的处理薄膜光学的计算方法，其中着重介绍了薄膜光学的干涉原理和光学薄膜的特性计算方法．在第三章中，介绍了薄膜偏光分束镜的发展历史和研究现状，以及Macneille薄膜偏光分束镜的设计原理，即该设计应该满足的折射率匹配务件和相位匹配条件：计算了中心波长处P光和s光的反射率．在第四章中，提出了薄膜偏光分束镜的性能参数及其优化设计的方案．利用TFCALC软件给出了该种棱镜设计的规律：即中心波长和参考波长，以及分光特性与入射角之间的关系．在南光ZZS63

6、0镀膜机上镀制了4个偏光分束棱镜样品．在第五章中，对所研制的样品进行了测试，主要测试了样品的偏振特性、透射特性舜口透射光的消光比，最后对样品的制作扣测试误差进行了定性分析．总的说来，我们优化设计研制的薄膜偏光分束镜达到预期目的，实现了预定的高消比的功能，具有较宽的带宽．但仍需要在提高视场角方面进行更深一步的研究．些皇墅蔓查堂堕塞兰望些堡塞塑墅苎!夏ABSTRACTAsaveryimportantbranchofappliedoptics，opticalthinfilmhasadiscadvancewi也thedevelopmentofspectralinterferencet

7、echnology．1asertechnology，spatialoptics，informationprocessingtechnologyandpolarizingmodulatestechnologyrecently．OpticalthinfilmWasoriginatedfrom19century．ThetheoryofelectromagnetismthatMaxwellmventedin1873Wasthebasisoftheentireopticalthinfilmproblem．Butt