石英晶体旋光双折射复合型光学滤波器的设计及特性研究.pdfVIP

摘 要 第 1 页 摘 要 石英晶体是一种常见的制作光学滤波器的材料，这种材料具有较高的抗损伤阈值，容 易加工，易获得，不容易潮解等优点，并且这种晶体同时具有双折射性和旋光性的特点。 经过国内外的调研发现利用这种晶体制作的滤波器基本上可以分为两大类：双折射型滤波 器和旋光光学滤波器。通过对这两种滤波器透射光谱的分析可以发现，它们都存在在一个 连续的光谱范围内除了允许透射主峰透过外还会有多个非目标波峰透过的现象，所以针对 这一弊端，我将石英晶体的双折射性和旋光性相结合，利用晶体的旋光性消除或减弱透过 双折射晶体前的非目标波峰，从而实现在一个宽的光谱范围内只透过某一单一波长光波的 目的。 本论文分为以下五个部分： 第一章是绪论部分。主要是介绍国内外滤波器的研究发展与现状，针对这些发展与现 状提出了本论文所要做的工作。 第二章是滤光片（器）的性能参量与分类。主要介绍了衡量滤波器性能好坏的标准、 角度，并根据不同的滤波原理对滤波器的几种类型进行了简单的介绍。 第三章是利用石英晶体设计的两种光学滤波器的基本理论，是本论文设计的前提基 础。主要介绍了标准双折射型滤波器和旋光光学滤波器的基本设计思想和达到的滤波效 果，还利用修正的 Sellmeier 方程做出了折射率的色散曲线。 第四章是本文的核心内容。创新点是：针对利用石英晶体制成的双折射型光学滤波器 和旋光光学滤波器在连续的光谱范围内除了允许目标波峰透过外还允许多个非目标波峰 透过的弊端，设计了一种将石英晶体的旋光性和双折射性相结合的复合型光学滤波器。文 中对这种滤波器的设计原理做了细致的分析并对它的透射比公式进行了详细的推导，通过 观察滤波器理论透射曲线可以发现：这种滤波器确实可以起到减小非目标波峰的目的，并 且随着级数的增加，非目标波峰减小的同时通带半宽度也在逐渐减小。经过分析得出在这 种复合型滤波器中双折射器主要起着压缩带宽的作用，旋光器主要起着降低非目标波峰的 作用。文中还从理论上通过透射光谱对这种滤波器的厚度误差做了分析。最后又以通带半 宽度的角度对这种滤波器重新设计，实现滤波效果。 第五章是实验部分。介绍了样品的设计思想，并利用岛津分光光度计对组合的样品进 行了测试，通过测试透射曲线与理论透射曲线的对比可以看出这种滤波器可以实现我们最 初的设计目的，实现了在较宽的波段范围内只透过某一单一波长的目的，从而验证了我们 设计思想的可行性以及公式推导的正确性。 关键词：石英晶体；复合型；光学滤波器；双折射性；旋光性；透射比；通 带半宽度；目标波峰；双折射器；旋光器 Abstract 第 2 页 Abstract The quartz crystal is a kind of common material for making optical filters. It has high damage threshold , easy processing, easy obtaining and its deliquescence is unlikely. At the same time, it also has birefringence and optical activity. Investigation at home and abroad show that filters made of this crystal can be divided into two main categories: birefringent filter and optical rotation filter. After analysis of transmission spectrum of both kind of filters, it is found that they all have a continuous range of spect