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静态偏振风成像干涉仪光传输特性和光通量改善

张宣妮 张淳民

静态偏振风成像干涉仪光传输特性和光通量改善

张宣妮, 张淳民
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  • 静态偏振风成像干涉仪利用偏振光束来获得干涉图, 光束在偏振元件中的传输特性成为分析研究的关键. Jones矩阵用于分析系统的光学传输特性和偏振态变化过程, 形式简洁,计算方便,容易得出光学元件对系统性能的影响.本文用Jones矩阵对静态偏振风成像干涉仪系统进行了描述, 推导出了适用于普遍情况的系统矩阵表达式,计算出核心偏振元件的偏振化方向和波片方位角对应于系统光通量和干涉调制度的关系,确定了系统中各偏振元件的最佳偏振化方向和波片的最佳方位角; 并通过视场展宽技术和提高四面角锥棱镜的透光率对光通量加以改善,利用光线追迹软件仿真, 对视场展宽前后的干涉强度作了对比,达到预期的效果.为静态偏振干涉成像光谱仪的设计、 研制和工程化提供重要理论和实践指导.
    • 基金项目: 国家高技术研究发展计划(批准号: 2012AA121101, 2006AA12Z152)、 国家自然科学基金重点项目(批准号: 40537031)、 国家自然科学基金(批准号: 40375010,60278019)、国家重大科技专项 (批准号: E03101112JC02)、陕西省科技攻关项目(批准号: 2001K06-G12, 2005K04-G18)、 2010苏州大学省重点实验室专题项目(批准号: KJS1001)和陕西省教育厅科学研究计划项目(批准号: 09JK799)资助的课题.
    [1]

    Babcock D D 2006 Ph. D. Dissertation (Canada: York University)

    [2]

    Persky M J 1995 Rev. Sci. Instrum.66 4763

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    Hilliard R L, Shepherd G G 1966 J. Opt. Soc. Am. 56 362

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    Shepherd G G, Gault W A, Miller D W, Pasturczyk Z, Johnston S F, Kosteniuk P R, Haslett J W, Kendall D J W, Wimperis J R 1985 Appl. Opt. 24 1571

    [5]

    Zhang C M, Zhao B C, Yuan Z L, Huang W J 2009 J.Opt. A: Pure Appl. Opt. 11 085401

    [6]

    Zhang C M, He J 2006 Opt. Express 14 12561

    [7]

    Gault W A, Sargoytchev S, Brown S 2001 Proc. SPIE 4306 266

    [8]

    Bird J C, Liang F C, Solheim B H, Shepherd G G 1995 Meas. Sci. Technol. 6 1368

    [9]

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    [10]

    Zhang C M, Zhu H C, Zhao B C 2011 Opt. Express 19 9626

    [11]

    Zhang C M, Zhu L Y 2010 Acta Phys. Sin. 59 989 (in Chinese) [张淳民, 朱兰艳 2010 物理学报 59 989]

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    Liao Y B 2003 Polarization Optics (Beijing: Science Press) p57 (in Chinese) [廖延彪 2003 偏振光学(北京:科学出版社) 第57页]

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    Zhang C M, Zhao B C, Xiangli B 2003 Opt. Commun. 227 221

    [14]

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    [15]

    Zhang C M, Xiangli B, Zhao B C 2000 Proc. SPIE 4087 957

    [16]

    Zhang C M, Xiangli B, Zhao B C 2004 J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 43 6090

    [17]

    Zhang C M, Zhao B C, Xiangli B, Li Y C 2006 OptiK 117 265

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    [19]

    Thuillier G, Herse M 1991 Appl. Opt. 30 1210

    [20]

    Wang J C, Zhang C M, Zhao B C, Liu N 2010 Acta Phys. Sin. 59 1625 (in Chinese) [王金婵, 张淳民, 赵葆常, 刘宁 2010 物理学报 59 1625]

    [21]

    Zhang C M, Zhao J K, Sun Y 2011 Appl. Opt. 50 3497

    [22]

    Zhang C M, Wu H Y, Li J 2011 Opt. Eng. 50 066201

    [23]

    Zhang C M. Mu T K 2011 Opt. Eng. 50 049701

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    Zhang C M. Mu T K 2011 Opt. Eng. 50 049701

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出版历程
  • 收稿日期:  2012-01-11
  • 修回日期:  2012-05-28
  • 刊出日期:  2012-05-05

静态偏振风成像干涉仪光传输特性和光通量改善

  • 1. 西安交通大学理学院,非平衡物质结构及量子调控教育部重点实验室, 西安 710049;
  • 2. 咸阳师范学院物理与电子工程学院, 咸阳 712000
    基金项目: 

    国家高技术研究发展计划(批准号: 2012AA121101, 2006AA12Z152)、 国家自然科学基金重点项目(批准号: 40537031)、 国家自然科学基金(批准号: 40375010,60278019)、国家重大科技专项 (批准号: E03101112JC02)、陕西省科技攻关项目(批准号: 2001K06-G12, 2005K04-G18)、 2010苏州大学省重点实验室专题项目(批准号: KJS1001)和陕西省教育厅科学研究计划项目(批准号: 09JK799)资助的课题.

摘要: 静态偏振风成像干涉仪利用偏振光束来获得干涉图, 光束在偏振元件中的传输特性成为分析研究的关键. Jones矩阵用于分析系统的光学传输特性和偏振态变化过程, 形式简洁,计算方便,容易得出光学元件对系统性能的影响.本文用Jones矩阵对静态偏振风成像干涉仪系统进行了描述, 推导出了适用于普遍情况的系统矩阵表达式,计算出核心偏振元件的偏振化方向和波片方位角对应于系统光通量和干涉调制度的关系,确定了系统中各偏振元件的最佳偏振化方向和波片的最佳方位角; 并通过视场展宽技术和提高四面角锥棱镜的透光率对光通量加以改善,利用光线追迹软件仿真, 对视场展宽前后的干涉强度作了对比,达到预期的效果.为静态偏振干涉成像光谱仪的设计、 研制和工程化提供重要理论和实践指导.

English Abstract

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