渥拉斯顿棱镜透射光强扰动分析+文献综述(4)
曲线a格兰泰勒棱镜；曲线b为格兰付科棱镜
f (θ)为振荡函数 ,振幅及频率都随入射角的增大而增大 ,平均值随入射角的增大而减小。随入射角的增大 ,扰动因子振幅和频率都随之增大 ,同时透射率降低 ,因而入射角越小越好;然而入射角小到接近o 光全反射角(37.12°) ,则影响透射偏振光质量. 综合两方面的因素 ,应选结构角位于38.175°附近 ,这与文献中从视场角、
长度2孔径比和消光比等因素考虑选择结构角约为 38.175°相一致.从图6可以看出 ,在扰动因子 f (θ)取极大值的角度处 ,曲线最为平缓 ,扰动最小 ,而透射率最高.因而应选取38.175°附近(即大约中间位置)的极大值点作为结构角.从图 6还可以看出 ,格兰傅科棱镜的扰动因子振幅比格兰泰勒棱镜要大得多 ,因而在同样的条件下 ,扰动也大得多 ,这与实验结果相符合。
3 渥拉斯顿棱镜
3.1 渥拉斯顿棱镜的特点
渥拉斯顿棱镜是由威廉.海德.渥拉斯顿发明的，它由两个方解石直角棱镜组成,通常用加拿大胶粘合，两棱镜的光轴相互垂直,如下图1所示。渥拉斯顿棱镜能产生两束相互分开的、振动相互垂直的平面偏振光。两光束分开的角度有棱镜的切割角和光的波长决定。渥拉斯顿常用切割角为S=37．43°，27．07°，14．35°。对应的分束角分别为15°，10°，5°)。在本论文中，以S=37．43°的渥拉斯顿棱镜为例，并使用波长589.3 nm的钠黄光，对应的折射率为在方解石中o光折射率no=1.658，e光折射率ne=1.486,在加拿大树胶的折射率n=1.550，树胶厚度为h=0.02 mm。
自然光垂直入射到AB面上，o1光和e1 光以不同的速度沿同一方向传播。当它们进入第二棱镜以后，由于两棱镜的光轴相互垂直，所以o1→e2, e1→o2。
又由于 ，所以 e2远离法线，o2靠近法线，两束光在第二块棱镜中分开。
图7 渥拉斯顿棱镜结构图
3.2 渥拉斯顿棱镜扰动因子分析
在了解了格兰泰勒棱镜和格兰付科棱镜透射光强的扰动之后，我们可以推想出光在通过渥拉斯顿棱镜之后也会产生透射光强的扰动，而且扰动因子的考虑将比泰勒和付科棱镜的更为复杂。因为渥拉斯顿棱镜前后两个部分的棱镜光轴互相垂直，最后会后两束出射光，这两束光的扰动因子必然不同。同时出射光不再垂直于出射端面，这也将影响透射光强。下面将具体讨论。
事实上，光可能在两晶体之间的隙层中反射多次，而上图并没有考虑到多次反射。据估算，在光透射之前，它可在两镜片间反射一千多次。因为所透射的光都是来源于同一入射光，所以它们频率振幅相同，相位差恒定，故而它们之间是相干的。
渥拉斯顿棱镜的透射光强干扰因素与格兰-泰勒棱镜有两点不同。首先，在格兰-泰勒棱镜中由于光束在第一和第二棱镜中的折射率相同，故可以直接使用艾利公式作为透射光强的扰动因子：
图8 格兰泰勒棱镜结构图
其中 是入射光的波长， 是空气层的厚度， 是e光在面2和面3之间的反射强度系数，格兰泰勒棱镜的结构如图8所示。但在渥拉斯顿棱镜中光束在两棱镜中的折射率不同，故需要重新推导多光束干涉的投射光强。其次，在格兰泰勒棱镜中由于光在面1、面4上都近似于垂直入射，故可以不考虑透射率的影响，但是渥拉斯顿棱镜中的光线在出射面有一定的角度，故还要考虑面4上透射率的影响。
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