道威棱鏡的實驗觀測

道威棱鏡的實驗觀測

Thorlabs的實驗觀測：道威棱鏡會(hui) 改變偏振狀態和成像方向

我們(men) 在此給出一束光束透射通過Thorlabs的PS992和PS992M道威棱鏡後，其偏振態和旋轉態的實驗室觀測結果。我們(men) 還檢驗了由應力引起的雙折射效應對最終偏振態的影響。在一個(ge) 偏振相關(guan) 的實驗中，理解道威棱鏡如何改變入射光的偏振態和傳(chuan) 播方向是十分重要的。雖然已經知道，道威棱鏡會(hui) 改變透射光的偏振態[1]，但我們(men) 還發現由局部應力引起的雙折射效應也可能會(hui) 顯著改變偏振態。最後，我們(men) 針對未安裝和已安裝版本的道威棱鏡，將偏振變化的理論預測結果與(yu) 測得的偏振變化進行了對比。

我們(men) 的實驗采用HL6320G激光二極管（635 nm）作為(wei) 光源。首先，激光光束最初使用兩(liang) 個(ge) 交叉的格蘭(lan) -泰勒偏振器（GT10-A）進行對準。第一個(ge) 偏振器設定偏振軸，然後記錄第二個(ge) 交叉偏振器的旋轉角度。接著，將道威棱鏡置於(yu) 兩(liang) 個(ge) 偏振器之間，並且記錄在第二個(ge) 偏振器後的光功率隨棱鏡角度的變化。此外，測量結果將用於(yu) 確定偏振橢圓的半徑和方向角。測量未安裝的道威棱鏡PS992和已安裝的道威棱鏡PS992M引起的偏振改變量。我們(men) 還測試了未安裝的道威棱鏡由雙折射效應對光束偏振態產(chan) 生的改變。

下方的圖總結了圖像方向隨棱鏡角度變化的測量結果。雖然已經知道，道威棱鏡常用於(yu) 反轉圖像，但值得一提的是，圖像旋轉的角度是棱鏡旋轉角度的兩(liang) 倍。

下方的圖總結了應力引起的雙折射效應對偏振態的影響的測量結果，而下方的圖總結了道威棱鏡對光束偏振態的影響，並將它與(yu) 理論值進行了對比。給出的數據針對的是未安裝和已安裝的道威棱鏡在最小應力下的情況。當道威棱鏡對圖像進行旋轉時，光束的偏振狀態不會(hui) 隨圖像一起旋轉。相反，偏振態會(hui) 從(cong) 線偏振轉變為(wei) 不同程度的橢圓偏振。

通過道威棱鏡傳(chuan) 播後的偏振變化

Ø線偏振光入射到道威棱鏡時會(hui) 變成橢圓偏振光。

Ø由單點接觸安裝道威棱鏡引起的應力引起的雙折射將進一步改變輸出偏振態。

背景

Ø道威棱鏡是截斷的直角棱鏡，通常用於(yu) 無色散地反轉或旋轉圖像。

Ø道威棱鏡會(hui) 為(wei) 輸入光引入偏振變化 [1]，這可能會(hui) 基於(yu) 應力引起的雙折射而發生變化。

Ø在這裏，我們(men) 確認在裸道威棱鏡內(nei) 引起應力可以改變輸出偏振，而安裝在 SM1 上的道威棱鏡 (PS992M) 引起的偏振變化最小。

實驗裝置

Ø激光二極管（635 nm）與(yu) 兩(liang) 個(ge) 交叉的格蘭(lan) 泰勒偏振器對齊，在探測器處產(chan) 生消光； 偏振軸的角度確定。

Ø棱鏡安裝在交叉偏振器之間，然後圍繞光軸以 22.5° 的步長旋轉。

Ø第二個(ge) 偏振片以德威棱鏡每 22.5° 步長旋轉，以記錄最小和最大吞吐量以及相應的偏振橢圓角度。

Ø重複實驗：

Ø裸道威棱鏡安裝在 K6A1 棱鏡平台上，夾緊臂施加的應力最小

Ø通過擰緊夾具固定螺釘一整圈，在過度應力下安裝裸道威棱鏡

ØSM1 安裝的道威棱鏡。

實驗設置 I

PS992 未安裝道威棱鏡的實驗裝置。 夾緊臂的固定螺釘（見圖）用於(yu) 研究最小和過度應力條件下的偏振狀態。

實驗設置二

安裝在 PS992M 上的道威棱鏡的實驗裝置。 該雷竞技竞彩底金被擰入 K6X 光學安裝座。 在此配置中無法收集過多的力數據。

結果：圖像旋轉角度

Ø準直橢圓激光二極管與(yu) 虹膜切趾，形成不規則形狀。

Ø輸出光通過德威棱鏡傳(chuan) 輸，並由 CCD 攝像頭成像。

Ø道威棱鏡以 45° 步長旋轉，以演示輸出旋轉了兩(liang) 倍的旋轉角度。

結果：應力引起的雙折射引起的偏振變化

結果：輸出偏振比較（安裝和裸道威棱鏡）

實驗限製

Ø實驗以相對較大的繞光軸旋轉步長（22.5°）完成。

Ø僅(jin) 評估具有單一入射角的光。

Ø道威棱鏡內(nei) 的應力未量化，應力引起的雙折射的數量和/或分布的任何變化都可能提供不同的結果。

Ø引起壓力可能不會(hui) 產(chan) 生更多的線性偏振輸出。

Ø偏振橢圓方位角測量精度在1°以內(nei) 。

概括

Ø進行測量以確定通過道威棱鏡透射的線偏振光的偏振效應。

Ø實驗結果表明，當線偏振光以純 S 或 P 偏振以外的所有角度入射時，橢圓偏振光會(hui) 離開道威棱鏡。

Ø棱鏡內(nei) 應力引起的雙折射會(hui) 產(chan) 生額外的偏振效應。

Ø這些結果表明，當已知偏振狀態至關(guan) 重要時，不應使用夾臂安裝道威棱鏡。

Ø安裝的道威棱鏡（PS992M）的結果與(yu) 未安裝的棱鏡相似，應力最小。

Ø這種安裝方案是在實驗裝置中使用道威棱鏡的更好方法。