彩电分光棱镜的胶合

彩色电视摄象镜头的分光棱镜组简称分光棱镜或分色棱镜。它由四块棱镜和一块平面玻璃板胶合而成,其胶合有特殊性。在具体介绍胶合工艺以前,先来谈谈分光棱镜的结构和分光特性。分光棱镜的结构原理和分色顺序如图1所示。图中的d面为第一分色面,f面为第二分色面。d面法线与光轴的夹角为15°,f面法线与光轴的夹角为18°。第一棱镜的入射面α垂直于物镜的光轴。b面和c面、d面和e面之间都要求有5～10微米的空气间隙。入射光线进入棱镜后在d面上分     

晶体偏光棱镜光强透射比研究

在菲涅耳公式、相位匹配条件和多光束干涉理论的基础上,将晶体偏光棱镜的各参量表示为合理的几何模型,得出了光强透射比随空间入射角的变化关系,并设计了验证光强透射比的实验,实验结果和理论推导相一致.结果表明：胶合层间的多光束干涉对棱镜光强透射比的影响不可忽略,对于空气隙型偏光棱镜,由于空气隙间多光束干涉的影响,光强透射比随任意角度变化较大,而用胶合介质胶合的棱镜,其透射比对空间入射角不是很敏感.     

格兰-泰勒棱镜空气隙厚度的测量

为了测量格兰一泰勒棱镜空气隙的厚度,分析了棱镜对单模高斯光束的影响.结果表明.经过棱镜后的透射光强随着光束在棱镜端面上的入射角变化呈现周期性的振荡,且振荡特性与入射光的波长,光强分布特性、棱镜结构角及宅气隙的厚度有关.对于给定波长的入射单模高斯光束,由于棱镜的结构角在棱镜胶合之前可以精确测得,所以通过分析这种振荡特性便町以得出棱镜空气隙的厚度.据此设计实验.测出了透射光强随入射角的周期性变化关系.利用计算机编程.間隔改变0.0001 mm作为理论计算中的空气隙厚度的取值.计算实验测得的透射光强振荡周期与理论计算值的相对偏差的平均值,对于样品棱镜,当该值为4.35%时取值最小,此时对应的空气隙厚度为0.0143 mm.     

空气隙偏光镜对单模高斯光束光强分布影响的分析

根据光在格兰泰勒棱镜和格兰傅科棱镜空气隙胶合层中的干涉效应,分析了空气隙偏光棱镜对单模高斯光束光强分布的影响;结果表明:对于某一波长的入射光,当空气隙的厚度一定时,透射光强随光在空气隙介面上入射角的变化作周期性振荡;当入射角一定时,透射光强随空气隙厚度的变化作周期性变化;且透射高斯光束的形状也随光的入射角以及空气隙厚度的改变发生变化;且无论是透射光强的周期性振荡,还是透射高斯光束的形状的变化,格兰泰勒棱镜的影响均小于格兰傅科棱镜;这说明前者的综合性能优于后者。     

别汉棱镜的胶合工艺

本文主要介绍了别汉棱镜的胶合新工艺。与传统的工艺相比,由于别汉棱镜是由两块棱镜胶合在一起的,可以依赖于胶层来调整光轴偏,并且是连续可调的,不仅如此,还有操作方便,稳定性好,精度高等特点。     

马普-赫斯棱镜对单模高斯光束光强分布影响分析

根据光在马普－赫斯棱镜两空气隙胶合层中的干涉效应,分析了其对单模高斯光束光强分布的影响.结果表明,对于某一高斯光束入射棱镜时,透射光束光强将随入射角的变化而呈现周期性的振荡;对于正入射的光束,当空气隙的厚度一定时,透射光强随棱镜两空气隙结构角的变化作周期性振荡;当结构角一定时,透射光强随空气隙厚度的变化作周期性变化;且透射高斯光束的形状也随棱镜结构的改变发生变化,表明,可以通过选择合适的棱镜结构以减小棱镜对透射光束的影响,对于成品棱镜,则可通过改变入射角使棱镜的性能达到较佳状态.     

格兰-汤普森棱镜胶合层的膜效应分析

将格兰-汤普森棱镜两半块之间的光学胶合层作为一层薄膜，利用薄膜光学理论，分析了胶合层对棱镜透射比的影响。通过研究胶合层的厚度以及光学胶折射率对入射光在胶合界面上反射率的影响，得出了s偏振光经过格兰-汤普森棱镜后的透射比。结果表明：胶合层的厚度以及光学胶折射率对棱镜的透射比均有影响，且厚度对棱镜透射比的影响呈现周期性变化；而光学胶折射率则对透射比的振荡幅度产生影响。以长度孔径比为3的格兰-汤普森棱镜为例，光学胶折射率为1．510时，棱镜的透射比在92．5％～90．8％之间振荡；光学胶的折射率在接近e光主折射率1．475～1．495之间取值时，棱镜透射比的振荡幅度较小。这一结果有利于对格兰-汤普森棱镜性能的优化。     

偏振干涉成像光谱仪中格兰-泰勒棱镜全视场角透过率的分析与计算

论述了自行设计研制的偏振干涉成像光谱仪的工作原理,分析了其核心部件格兰-泰勒棱镜的分光机理;运用光线追迹方法,推导出了格兰-泰勒棱镜全视场角透过率计算公式;通过计算机模拟分析了入射面、入射角和空气隙厚度对该棱镜透过率的影响,并利用方解石Sellmeier色散方程,给出了该棱镜在仪器系统要求的光谱范围内透过率与波长的关系曲线;实验测试结果与理论计算公式相符,验证了理论公式的正确性.     

BBG602棱镜组件加工及转像规律分析

介绍了BBG602棱镜组的加工工艺。在BBG602棱镜组的加工过程中,由于影响棱镜组精度的因素很多,因此棱镜组胶合过程的控制贯穿了整个生产过程。通过对棱镜组转像规率的分析,进一步了解了胶合过程对指导棱镜组加工的重要性。通过用该方法加工棱镜组,实践证明是合理可行的。     

秒级五角棱镜加工的探讨

秒级五角棱镜是光学测量仪器中常用的重要附件之一。它可使准直仪器的光轴精确地转折90°,以建立与基准光轴相互垂直的平面或直线。五角棱镜的主要要求是:光线由90°角的任意一个面入射,先后经过45°角的两个面各反射一次,再从90°角的另一个面射出,入射光线与出射光线之间的夹角恒等于90°(下称使用角),其精度要求为1″～2″(图1)。     

直角屋脊棱镜与立方角锥棱镜的光学特性

在光学工程应用方面,常利用棱镜对光路的折转作用,完成一定的转像、检测和测量等工作。在实际应用中,考虑到棱镜加工误差对光轴产生的影响,应用动态光学理论及推导公式,分别给出直角屋脊棱镜与立方角锥棱镜的作用矩阵、特征方向和极值轴向,得出2种棱镜光轴偏差的数学模型。根据实际加工误差,进一步推导出2棱镜的理论误差,并对2棱镜的理论误差进行比较。最后得出可以用直角屋脊棱镜代替立方角锥棱镜的结论。     

Sagnac棱镜角公差与干涉光谱仪光谱分辨率的关系分析

根据干涉成像光谱仪光谱分辨率对角向差的要求,通过对实体Sagnac干涉仪结构和光路进行分析,从三个相互垂直的方向出发,研究了光谱分辨率和棱镜角公差之间存在的关系;并推导了满足光谱仪光谱分辨率要求的实体Sagnac干涉棱镜的角公差公式;用实例说明了关系式的应用方法,如果不考虑棱镜变形引起的色散及棱镜的面型误差和付氏镜的残余像差的影响,而只考虑棱镜的角误差对光谱分辨率的影响,则通常情况下干涉棱镜的角公差要求较严,约20″以内.     

一种产生无衍射线结构光的新型光学元件

提出一种可产生无衍射线结构光的新型光学元件组合三角棱镜,由正、负等腰三角棱镜胶合在一起设计而成,其变换光束特性与单个正等腰三角棱镜相同,等效底角由正、负等腰三角棱镜底角之差决定,因此可通过较大底角的正、负等腰三角棱镜组合得到更小角度的底角,以获得更大焦深的无衍射线结构光,解决了单个正等腰三角棱镜小角度加工困难的技术问题。采用几何光学理论分析产生无衍射线结构光的原理,计算无衍射线结构光的相关参数,由衍射积分理论分析和模拟光束经过新型光学元件后的光强分布特性。实验结果表明:平面波正面入射新型光学元件可以产生具有大焦深的无衍射线结构光。     

消色差的1/4波长延迟器的几何光学设计

在许多光谱学测量和实验研究中,常需要一个消色差1/4波长延迟器来满足各种实验测量条件.这可以通过一个在工作波长范围内折射率变化较小的菱型棱镜来实现.为了使用方便,在光学系统中可设计一个具有三个全内反射面的V型棱镜,其总的相位延迟达90°,同时可避免光路偏差.在实际应用中,需对棱镜的尺寸和通光孔径进行优化设计,以达到最佳效果.在本文中,我们给出了具有这种结构的几何设计例子,还结合不同参量成功地设计研制了一个消色差的1/4波长延迟器,并应用于磁光材料的克尔效应测量中.文中给出了详细计算和误差修正,所给出的计算公式可用于其他尺寸的消色差1/4波长器的设计和研制.     

棱镜表面误差对波面面形的影响

本文讨论了棱镜表面误差（主要是局部误差）对波面面形的影响。给出了计算公式及其证明。并以直角棱镜和列曼棱镜为例进行了计算和讨论     

棱镜晶体旋转法测量液晶器件大预倾角

晶体旋转法是测量液晶分子预倾角的常用方法,但不适用于测量20°~70°之间的预倾角。提出一种棱镜辅助晶体旋转法测量预倾角的方案。把液晶盒夹在两个直角棱镜间,入射光从前面棱镜一个面入射,经过液晶盒从后面棱镜出射,改变入射光的入射角,测量出射光透过率,能得到对应双折射相位差为零、透射光强最大的入射角,进而由几何光学关系确定预倾角。数值模拟和实验结果显示该方法具有可行性。     

左手材料复合双棱镜内部界面的古斯-汉森位移

设计了一种左手材料复合双棱镜,由两块各向同性左手材料棱镜与夹在其间的、其界面与光轴成一定的角度的单轴各向异性左手材料平板构成.研究了发生在其内部界面上的古斯-汉森位移.分析了发生折射的条件和古斯-汉森位移的符号.研究发现,反射波与透射波有相同的古斯-汉森位移,透射波的古斯-汉森位移随着薄层厚度的增加而振荡,整体上呈增加趋势;在透射共振点,透射波的古斯-汉森位移达到极大值,且极大值可达入射波波长的数十倍;发现入射角和光轴与界面的角度对透射波的古斯-汉森位移有很大影响.最后简单地探讨了这种双棱镜的潜在应用.     

星间激光通信光束微弧度跟瞄性能检测装置的设计原理

基于矢量折射定理,研究了透射光束通过双棱镜实现微弧度量级偏转的设计原理,解决了星间激光通信精跟瞄检测的难题。推导了正交双棱镜实现光束偏转的精确公式,提出以水平张角和垂直张角表达光束视场,并说明了单棱镜实现光束偏转的一般情况。根据设计指标和计算结果确定了棱镜的主要参量,进而对光束的偏转结果进行了数值模拟。最后的实验结果与模拟结果基本一致。结果表明:取棱镜棱角α为4°时,棱镜每旋转1′,透射光束变化约1μrad;分别控制双棱镜在其最小偏向角一侧小角度偏转,可以实现光束在水平方向和垂直方向500μrad范围内的精确扫描,装置的扫描精度可以达到0.2μrad。     

Geometrical optics analysis for reduction of trapezoidal image distortion in a single prism-based optical fingerprint scanner

A single prism-based optical fingerprint scanner structure is mathematically analyzed by using geometrical optics approach. Important parameters including a tilting angle of the fingerprint accepting plane, a geometrical-optic distant difference, a trapezoidal image distortion, an object compression ratio, and an orientation of a two-dimensional image sensor are formulated for the first time in terms of all three angles of the prism and the prism material. In addition, based on our mathematical model, we propose to design all three angles of the prism in such a way that the plane accepting the fingertip observed from one side of the prism is normal to the optical axis of the system. In this way, the imaging plane is perpendicular to the optical axis, eliminating the trapezoidal image distortion and leading to ease of implementation. Experimental verification using three commercially available dispersion prisms made from three different glass materials and one prism based on our design concept shows that a prism with higher refractive index provides lower trapezoidal image distortion. The experimental data generally obeys our theoretical analysis.     

The optimum scheme of a static Fourier-transform spectrometer based on birefringent crystal

An optimum design of static Fourier-transform spectrometer based on Savert prisms is presented in this paper. A new method of increasing path difference and resolution of spectrometer is given. When the angle between the crystal optical axis of the first Savert prism and the incident interface is 58° and the angle between the crystal optical axis of the second Savert prism and the incident interface is 28°, the maximum path difference will be 0.63 mm, the maximum resolution will be 15.8 cm-1, and the whole field-of-view will reach 6°.