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双λ／2相位延迟片的复合效应

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第３４卷第３期　
２００８年７月　
曲阜师范大学学报　

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｑｕｆｕ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　
Ｖｏ１．３４　Ｎｏ．３　

Ｊｕｌｙ　２００８　

双ａ／２相位延迟片的复合效应　
宋师霞，　宋连科　
（曲阜师范大学激光研究所，２７３１６５，山东省曲阜市）　
摘要：基于现有复合波片研究的基础上，利用琼斯矩阵给出了由２个Ａ／２相位延迟片的组合理论．通过　
自行搭建偏光参数自动测量系统，测量了复合波片各种复合状态下的光强连续变化曲线，由此验证了复合波　
片组合理论的正确性．　
关键词：Ａ／２相位延迟片；波片；琼斯矩阵　
中图分类号：０４３６　文献标识码：Ａ　文章编号：１００１－５３３７（２００８）０３－００６７－０３　

１　引　言　
相位延迟片是一种非常重要的光学调制器件．　
它可以控制和调制光的偏振态，广泛应用于各种光　
学系统中．常见的相位延迟片有Ａ／２波片和Ａ／４波　
片２种．为提高性能人们陆续推出复合相位延迟　
片，符合相位延迟片是由两个或几个相同或不同材　
料的单元波片组合成．关于这方面的研究已有文献　
报道ｕ　４。．这些文献研究了复合相位延迟片的消色　
差效应和线性延迟效应．而且采用的组合形式均是　
对某一波长的Ａ／２与Ａ／４组合叠加．文献［４］对某　
一
波长的２只Ａ／４相位延迟片的复合效应进行了研　
究，但关于对某一波长的２只Ａ／２相位延迟片的复　
合效应的研究目前还未见报道．本文利用矩阵光学　
方法分析了２只Ａ／２相位延迟片对任意偏振光的旋　
光效应，得出了两波片的快轴夹角与旋光效应的关　
系．自行搭建偏光参数自动测量系统用计算机连续　
测量得出射光强随两波片光轴夹角不同的变化曲　
线．　

２　理论分析　
２只Ａ／２相位延迟片组合如图１所示．光沿ｚ　
轴正向传播，相位延迟片　，的快轴与　轴的夹角　
为　，相位延迟片　的快轴与　轴的夹角为　．相　
位延迟片　，，　的琼斯矩阵分别为　

ｌ　＿　
ｊ　

图１复合Ａ／２相位延迟片光路图　
三　
＝　
二者的等效琼斯矩阵为　
Ｊ＝Ｊ２×Ｊｌ　

—
ｌ　ｃｏｓ　ｓｉｎ　Ｉ　Ｉ　ｃ０ｓ　２ａ　ｓｉｎ　２ａ　ｌ　
ｌ　ｓｉｎ　２　一ＣＯＳ　Ｉ　Ｉ　ｓｉｎ　２ａ—ＣＯＳ　２ａ　ｌ　

＝
Ｉ　二　：；－ｓｉｎＣＯＳ　ＣＯＳ　ｌ’㈩　ｌ　（　一２　）　（　一２　）Ｉ　

．，＝Ｉ。ｓ。ｉｎ　２ｙ　—ＣＯｓＳｉｎ２２ｙ　Ｉ，　（２）　Ｉ　ｌ　
其中Ｔ＝／３一　，　为两Ａ／２波片光轴之间的夹角．任　
意线偏振光的琼斯矩阵为　
ｌ’　

＋收稿日期：２００８－０１—１５　
作者简介：宋师霞，女，１９８１一，硕士研究生；主要研究方向：激光技术及偏光器件　

２　Ｑ￡Ｌ　ｃ５ｉ　
．量　∞　∞　Ｓ　—　Ｓ　一　

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曲阜师范大学学报（自然科学版）　２００８血　
到此组合波片后，其出射线偏振光的琼斯矩阵为　线１．　
Ｅ。　＝ＪＥ　・　

一
ｌ　ｃｏｓ　２ｙ—ｓｉｎ　２ｙ　ｌ　ｌ　ｃｏｓ　０　ｌ　０．　
ｌ　ｓｉｎ　２ｙ　ＣＯＳ　２ｙ　ｌ　ｌ　ｓｉｎ　０　ｌ　

：
Ｉ∞ｓ（２ｙ＋　）Ｉ．　（３）　
ｌ　ｓｉｎ（２　＋０）ｌ　
上式表明出射光仍为线偏振光，但出射线偏振光的　。
．　
光矢量相对于人射线偏振光旋转了２　．只要调节２　

波片光轴之间的夹角，就可以连续的改变出射线偏　
振光的振动方位．２波片之间夹角事先选定，则偏　
转的角度就可确定．　

３实验设计与结果分析　
搭建实验如图２．　

图２）ｔ／２相位延迟片的复合效应测试装置　
图２中　为激光光源（６３２．８　ｎｍ），Ｐ　和Ｐ　为２　
只起偏棱镜，　。和　为２个波片，　为光电探测　
器．　和　装在可以旋转且刻有角度的支架上．　
实验原理：　
从检偏器输出的琼斯矩阵为　

：［ｃ０ｓ　ｓｉｎ　
Ｌ　Ｊ　

『ＣＯＳ　２ｙ　—　
１　．　＾　ｓｉｎ　Ｚｙ　

一
『一ｓｉｎ（２ｙ　
一
【　０　

出射光的光强Ｉｏ　＝ｓｉｎ　（２ｙ＋０），此关系式中分别　
令Ｙ＝０。，Ｙ：３０。，Ｙ：６０。时，０由０到２耵的连续变　
化的３条理论曲线如图３．　
实验步骤：　
（１）把Ｐ　和Ｐ　放人光路，旋转Ｐ　使光路消　
光．　
（２）　将已知光轴的波片　。，　放人光路，调　
节　，使　。，　的快轴夹角为０。，以步进电机带动　
Ｐ　旋转，则计算机通过探测器探测到光信号变化曲　

０　６０　１２０　１８０　２４０　３００　３６０　
图３光信号的理论变化曲线　
（３）调节　使　。，　的快轴夹角为３０。，以步　
进电机带动Ｐ　旋转，则计算机通过探测器探测到光　
信号变化曲线２．　
（４）调节　使　。，　的快轴夹角为６０。，以步　
进电机带动Ｐ　旋转，则计算机通过探测器探测到光　
信号变化曲线３．　
由此得出光信号的实验变化曲线如图４．　

图４光信号的实验变化曲线　
从图４可看出，曲线２相对曲线１前进了６０。，　
曲线３相对曲线１前进了１２０。，这与理论相符合．　
由图３，４中曲线１的数据比较得出测量误差如图　
５，其平均误差不大于０．０１２．　

｝　平均误差：。．。　

Ｏ　１ＯＯ　２ＯＯ　
图５　平均测量误差　

１＿＿
¨，
．一　
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第３期　宋师霞：双Ａ／２相位延迟片的复合效应　６９　
４　结　论　

从理论和实验可以看出，双Ａ／２相位延迟片具　
有旋光效应．一般说来，单Ａ／２相位延迟器也可以　
起到使线偏振光矢量旋转的作用，但只有确定入射　
线偏振光的振动方向和波片光轴的夹角，才可以确　
定出射光的振动方向，也就是说要精确测定旋转的　
角度对于用户来说需要增加不必要的设备费用．而　
本文研究的双Ａ／２相位延迟片的复合作用则不同，　
它只要知道２波片快轴之间的夹角就可以确定出射　
光相对于入射光旋转的角度．这一突出的特点，为　
偏光技术应用带来很大方便．在实际的光学系统中　
也是非常有实用价值的，如在高精密连续可调的旋　
光器装置中，用这种组合代替Ａ／２相位延迟器，可　
以提高调节精度．　

参考文献：　
［１］李国华，苏美开，宋连科．线性复合补偿器［Ｊ］．中国激　
光，１９９２，１９（１）：４１４２．　
［２］Ｄｒｉｓｃｏｌｌ　Ｗ　Ｇ，Ｖａｕｇｈａｎ　Ｗ．Ｈａｎｄｂｏｏｋ　ｏｆ　ｏｐｔｉｃｓ［Ｍ］．Ｎｅｗ　
Ｙｏｒｋ：Ｗｉｌｅｙ，１９７８．１２４—１２６．　
［３］李国华，苏美开，于德洪．消色差复合延迟片［Ｊ］．曲阜师　
范大学（自然科学版），１９９１，１７（１）：６６－６８．　
［４］孔庆典，迟艳玲，宋连科．一种转向复合式补偿器的研制　
［Ｊ］．曲阜师范大学（自然科学版），２００７，３３（２）：６６－６８．　
［５］吴福全，王光辉，李国华．双相位延迟片的复合效应　
［Ｊ］．光电子・激光，１９９８，９（５）：３９９－４００．　
［６］王之江．光学手册［Ｍ］．北京：机械工业出版社，１９７８．　
２９５．　
［７］黄华惠．光学矩阵方法与傅立叶方法［Ｍ］．上海：同济大　
学出版社，１９９１．１９－３０．　

Ｃｏｍｐｏｕｎｄ　Ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　Ｔｏｗ　ａ／２　Ｒｅｔａｒｄｅｒｓ　
ＳＯＮＧ　Ｓｈｉ—ｘｉａ，　ＳＯＮＧ　Ｌｉａｎ—ｋｅ　
（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｌａｓｅｒ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｑｕｆｕ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２７３１６５，Ｑｕｆｕ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ，ＰＲＣ）　
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　ｗａｖｅ－ｐｌａｔｅ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｇｉｖｅｓ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｏｕｎｄ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｔｗｏ　
Ａ／２　ｒｅｔａｒｄｅｒｓ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　Ｊｏｎｅｓ　Ｍａｔｒｉｘ．Ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅｉｒ　ｏｗｎ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ　ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　
ｓｙｓｔｅｍ，ａ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　ｍｅａｓｕｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｔａｔｅ－ｏ￣ｔｈｅ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｃｈａｎｇｅｓ　ｉｎ　ｌｉｇｈｔ　ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ　ｃｕｒｖｅ，ｗｈｉｃｈ　ｐｒｏｖｅｓ　ｔｈａｔ　ｃｏｍ－　
ｐｏｓｉｔｅ　ｗａｖｅ　ｐｌａｔｅ　ｐｏｒｔｆｏｌｉｏ　ｔｈｅｏｒｙ　ｉｓ　ｃｏｒｒｅｃｔ．　
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ａ／２ｒｅｔａｒｄｅｒ；ｗａｖｅ　ｐｌａｔｅ；Ｊｏｎｅｓ　Ｍａｔｒｉｘ　

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光电子技术第三版答案

光电子技术第三版答案

光电子技术第三版答案【篇一：光电子技术(安毓英)习题课后答案】径为rc的圆盘中心法线上，距盘圆中心为l0处有一个辐射强度为ie 的点源s，如图所示。

试计算该点源发射到盘圆的辐射功率。

d?ed?，解：因为rcdsd??2??sin?d?d??2??1?cos??0r且 ??l0??2??1??l02?rc2?????l0?? 所以?e?ied??2?ie1?2?l0?rc2???ie?第1.1题图2. 如图所示，设小面源的面积为?as，辐射亮度为le，面源法线与l0的夹角为?s；被照面的面积为?ac，到面源?as的距离为l0。

若?c为辐射在被照面?ac的入射角，试计算小面源在?ac上产生的辐射照度。

die?arcos?r 解：亮度定义:d?e强度定义:ie?d?第1.2题图可得辐射通量：d?e?le?ascos?sd??acos?在给定方向上立体角为：d??c2cl0d?l?acos?cosc则在小面源在?ac上辐射照度为：ee?e?es2sdal0le?3.假如有一个按朗伯余弦定律发射辐射的大扩展源（如红外装置面对的天空背景），其各处的辐亮度le均相同，试计算该扩展源在面积为ad的探测器表面上产生的辐照度。

答：由le?acos?d?得d??led?dacos?，且d??d 22d?dacos?l?r则辐照度：ee?le?0l?2rdrl2?r220?2?d???le4. 霓虹灯发的光是热辐射吗？不是热辐射。

霓虹灯发的光是电致发光，在两端放置有电极的真空充入氖或氩等惰性气体，当两极间的电压增加到一定数值时，气体中的原子或离子受到被电场加速的电子的轰击，使原子中的电子受到激发。

当它由激发状态回复到正常状态会发光，这一过程称为电致发光过程。

6. 从黑体辐射曲线图可以看出，不同温度下的黑体辐射曲线的极大值处的波长?m随温度t的升高而减小。

试由普朗克热辐射公式导出 ?mt?常数。

答：这一关系式称为维恩位移定律，其中常数为2.898?10-3m?k。

超声相控阵延迟时间的声速校正及在复合材料中的检测

超声相控阵延迟时间的声速校正及在复合材料中的检测

超声相控阵延迟时间的声速校正及在复合材料中的检测徐娜;沙正骁;史亦韦【摘要】针对复合材料各向异性会导致声速随声波传播方向变化的现象,提出一种沿声波传播方向对相控阵延迟时间进行声速校正的方法.采用时域有限差分数值仿真方法分析相控阵超声波束在复合材料中的传播特性,验证提出的声速校正方法.搭建相控阵超声检测系统,对碳纤维增强树脂基复合材料平板试样进行检测实验,结果可见声速校正后近表面区域信噪比和缺陷检出率明显提高.研究表明所提出的相控阵延迟时间声速校正方法可缓解相控阵超声波束扩散,提高各向异性材料检测能力.【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2015(043)009【总页数】6页(P74-79)【关键词】复合材料;各向异性;超声检测;相控阵;声速校正【作者】徐娜;沙正骁;史亦韦【作者单位】北京航空材料研究院,北京100095;北京航空材料研究院,北京100095;北京航空材料研究院,北京100095【正文语种】中文【中图分类】TB553随着新一代飞行器向大型化、整体化方向发展，轻质、高强的复合材料大型构件已扩展应用到机翼、机身等主承力结构，复合材料在飞机结构上的用量已成为衡量飞机先进性的重要标志[1]。

然而，在复合材料的制造及使用过程中，不可避免地会产生各种缺陷，导致材料性能的严重下降，因此，随着复合材料的大量应用，设计合适的无损检测方法在不损坏材料本身结构和特性的情况下对复合材料进行探伤检测是非常必要的，尤其是超声检测技术，已广泛应用于复合材料领域，是确保复合材料结构完整性的有效方法[2-4]。

相控阵超声检测技术是一种新型超声检测方法，它采用多个相互独立阵元晶片制成的阵列换能器，通过电子技术设置换能器中各阵元晶片激励/接收超声波的延迟时间，改变各阵元发射(或接收)声波到达(或来自)被测试样内某点的相位关系，从而实现超声合成波束聚焦点和声束方位的变化[5,6]。

与传统超声检测技术相比，相控阵超声检测技术具有声束灵活可控、检测精度和灵敏度高等优势，可方便实现对复合材料构件的快速全覆盖扫描[7-9]。

光学复习填空和简答(2013)

光学复习填空和简答(2013)

简 答 题1．光的干涉分哪几类？答：分波面干涉、分振幅干涉和分振动面干涉三种。

2．你对“激光”的认识？答：“激光”是光受激辐射放大的简称，英文名称为“laser ”。

它通过辐射的受激发射而实现3．你对456． “7． “点，两波叠加后的强度为最小值。

8．杨氏双缝干涉实验中亮、暗条纹的位置及间距如何确定？答：亮纹：dr j y λ0= ,2,1,0±±=j 暗纹：d r j y λ0)12(+= ,2,1,0±±=j 条纹间距：dr y λ0=∆9．影响干涉条纹可见度大小的主要因素是什么？答：影响干涉条纹可见度大小的主要因素是振幅比。

10．计算干涉条纹可见度大小的常用公式有哪几个？答：计算干涉条纹可见度大小的常用公式有：11．光源的非单色性对干涉条纹有什么影响？答：会使干涉条纹的可见度下降。

12．光源的线度对干涉条纹有什么影响？1314151617答：⑴法氏干涉仪是振幅急剧递减的多光束干涉，而迈氏是等振幅的双光束干涉。

⑵两者的透射光的光程差表达式完全相同，条纹间距、径向分布很相似。

⑶法氏干涉仪较迈氏的最大优点：ρ越大，干涉条纹越清晰和明锐。

18．干涉现象有哪些重要应用？答：检查光学元件的表面、镀膜光学元件、测量长度的微小改变等。

19．“劈尖”结构和原理答：原理：等厚干涉装置：取两片洁净的显微镜载玻片叠放在一起，捏紧两片的一端，另一端夹入一薄片，就构成一个劈形的空气薄膜。

条纹：平行于相交棱边的等距条纹。

公式：（正入射）222202λλδj d n =+= 2,1,0±±=j 亮纹 2)12(2202λλδ+=+=j d n 2,1,0±±=j 暗纹20． “ 21（1） （2） （3） 答：条纹变宽，零级位置不变，黄条纹变成红条纹。

（4） 将单孔S 沿轴向双孔屏靠近；答：条纹间距不变，光强变强，但可见度因干涉孔径角φ变大而变小。

波片 位相延迟器

波片 位相延迟器

会聚偏振光干涉图
三、偏光干涉仪(Polarization interferometer )
1、双折射(Birefringence)晶体作分光镜 (Optical spectroscope)
双像元件的分束
Fe Fo
S’
S’
微
P
A
分
干
涉
显
微
Q
镜
F
光
路
L
图
S
2、偏振分光镜与/4片组合
Io/4
Io
A（检偏器）
E
P （起偏器）
Ex acos Ey asin

Ex
x（快轴）
晶片产生的位相差：

2
no
ne
d
晶片出射光：E'x acos E' y asin ei
检偏器后：E
'' x

a cos
cos
E'' y asin sin ei
合成光强：I E ''x E'' y 2
I＝a 2
cos2




a2
sin
2
sin
2
sin
2

n0


ne
d

只与干涉装置 的参数有关
形成干涉背景
与波片的光程 有关
形成干涉项
I＝a
2
cos2





a2
sin
2
sin
2
sin
2


n0


ne