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偏振分光棱镜原理 基于偏振分光棱镜的高精度偏振分光系

2018-02-13 23:42:42 来源:时时资讯 编辑:诗诗

导读:偏振分光棱镜原理书 书第 43 卷 第 12 期 中 国 激 光 Vol.43 , No.122016 年 12 月CHINESEJ OURNALOFLASERSDecember , 2016基于偏振分光棱镜的高精度偏振分光系统罗 敬 1 刘 东 1 徐沛拓 1 白 剑 1 刘 崇 1

在PBS之前插入退偏器,完成系统定标,将退偏器移出光路。以相同角度 θi ( 0≤ θ i ≤45° )旋转半波片,分别记录两个通道探测器的强度。最后将整个偏振分光系统移出光路,在半波片和探测器之间放置一块可旋转的格兰-泰勒偏振棱镜,如图5所示。当半波片位于每一个角度 θi ( 0≤ θ i ≤45° )时,旋转该格兰-泰勒偏振棱镜,记录探测器的最大光强 I max 和最小光强 I min ,得到半波片处于 θi 时出射光的消光比 E i = I max / I min 。实验发现,半波片出射光的消光比 E i 会随着半波片旋转角 θi 的变化而波动,因此需要分别计算半波片处于每个角度 θ i 时出射光(即偏振分光系统的入射光)的强度比珚V 0 =10log 101- Ei -1E i +1cos4 θ i1+ Ei -1E i +1cos4 θ烄烆烌烎i, (10 )由(10 )式可得到入射光强度比 珚 V 0 随半波片角度 θ i 的变化曲线。

图5 入射光强度比的测量系统Fig.5 Experimentalsystemformeasuring theintensity ratioofincidentlight鉴于格兰 - 泰勒偏振棱镜的消光比极高(可达到2×105 ),将其测得的入射光强度比 珚V 0 作为参考值,其他测量结果与之比较,从而得到偏振分光误差。半波片旋转时,测得的反演强度比和偏振分光误差的变化曲线分别如图6 ( a )和( b )所示。对比图2和图6可以发现,仿真结果和实验数据基本符合。当半波片的角度位于22.5°附近时,入射光中S光的强度与P光的强度相当,各偏振分光系统测得的反演强度比几乎一致,偏振分光误差较小;当半波片位于0°时,入射光是高偏振度的 P光,由(10 )式计算得到入射光的强度比 珚 V 0 约等于-47.5dB ,而PBS和已添加偏振片的PBS测得的反演强度比分别为-20.3dB和-40.7dB,其偏振分光误差分别为57.3%和14.3% ;当半波片旋转至45°时,入射光是高偏振度的S光,由(10 )式计算得到入射光的强度比 珚 V 0 约等于47.8dB , PBS和已添加偏振片的PBS测得的反演强度比分别为40.4dB和43.7dB ,偏振分光误差分别为15.5%和8.6% 。

图6 偏振分光实验结果。( a )反演强度比随半波片旋转角的变化曲线;(b )偏振分光误差随半波片旋转角的变化曲线Fig.6 Experimentalresultsofpolarizing beamsplitting. ( a ) Relationshipbetweenretrievedintensity ratioandrotatedangleoftheHWP ;( b ) relationship betweenpolarizationbeamsplitting errorandrotatedangleoftheHWP实验结果充分表明,在 PBS 出射通道添加偏振片,可以显著提高偏振分光精度。另外,不管对于 PBS 还是由 PBS和偏振片构成的偏振分光系统,半波片为 0°时(入射光是高偏振度的P光)的偏振分光误差都明显大于半波片为45°时(入射光是高偏振度的S光)的误差,这说明实验中所用的PBS确实存在0< T s < R p ,使得P光形成的偏振串扰大于S光形成的偏振串扰。偏振分光棱镜原理一般情况下,在偏振激光雷达等光学系统中,发射激光1210001 - 6中 国 激 光是P光还是S光(相对于PBS的入射面)是可以自由选择的。

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