透射比

隨著入射和接收光方式的不同，透射比的測量可分為透射比、定向透射比、漫射透射比等。在菲涅耳公式、相位匹配條件和多光束干涉理論的基礎上，將晶體偏光稜鏡的各參量表示為合理的幾何模型，得出了光強透射比隨空間入射角的變化關係，並設計了驗證光強透射比的實驗，實驗結果和理論推導相一致。結果表明：膠合層間的多光束干涉對稜鏡光強透射比的影響不可忽略，對於空氣隙型偏光稜鏡，由於空氣隙間多光束干涉的影響，光強透射比隨任意角度變化較大，而用膠合介質膠合的稜鏡，其透射比對空間入射角不是很敏感。

晶體偏光稜鏡以其消光比好，抗光損傷閾值高等優點，在光纖通訊、激光調製、光信息處理、生物組織研究以及其他許多領域得到了廣泛的應用。最普遍採用的格蘭型稜鏡，按光軸與切割面的方位關係主要分為：

1) 光軸與切割面平行結構類。

2) 光軸與入射端面法線和切割面法線所組成的平面平行結構類。

偏光稜鏡的主要製作材料冰洲石晶體，在近紅外和可見光範圍內對光幾乎無吸收，然而偏光稜鏡的光強透射比因設計形式的不同差別很大，尤其是在斜入射時。作為稜鏡的一個重要參量的偏光透射比，人們大都只考慮平面光波垂直入射稜鏡的情況，而對於平面光波斜入射和會聚光束入射情況的探討，現有的文獻中報道非常少。

以入射端面的法線 n1 為界限，稱切割面的法線 n2 與 n1 所組成的平面中含有切割斜面法線的半平面為 K 面；稱系統光軸的方向n0與n1 所組成的平面中，含有入射光線的半平面為入射面 1 入射端面上的折射光波沿 n′方向 1 在偏光稜鏡的視場角範圍內入射的光束在任意方位角φ′(入射面繞 n1 軸順時針轉動到 K面所轉過的角度) 面內入射時，入射端面和出射端面的光能反射比均可以按照正入射時進行計算。而在切割斜面上因入射角度要明顯增大，能量反射比對入射角的變化較為敏感，但光波法線在此面上的方位角在 180°左右微小的範圍內變化，可按方位角為 180°時的公式進行分析計算。入射光會在兩切割面內發生多次的反射和透射，形成多光束干涉，並且由於稜鏡切割面上光能反射比的不同使得光強透射比隨入射角的變化發生了波動。

由於在實驗的過程中，所用的激光器輸出的光均為部分偏振光和準線偏振光，很難獲得自然光入射被測晶體，並且直接驗證光強透射比隨各參量之間的關係較為困難。為此，我們將實驗與驗證馬呂斯定律的實驗相結合，以線偏振光入射被測晶體。建立的光路，讓激光依次通過起偏器、檢偏器、光探測器和光信息處理系統。起偏器選用高消光比的Glan-Taylor 型稜鏡，檢偏鏡是待測稜鏡，檢偏器在步進電機控制下旋轉，步進角可調。系統數據的採集處理和步進電機的轉動均由微機控制自動完成。以 n″待測稜鏡旋轉軸的方向，設 n″偏離 n1的角度為α， n′偏離 n″的角度為β， n1 與 n2 的夾角為 S ( S 亦稱待測稜鏡的結構角的大小)。從以上的理論和實驗曲線看出，切割斜面間形成的多光束干涉對光強透射比的影響不可忽視。激光偏光稜鏡對空間任意角度入射的光束光強透射比隨各參量的連續變化均產生周期性的抖動，相同條件下，膠合型稜鏡的光強透射比振蕩的振幅較小，空氣隙型偏光稜鏡的振蕩幅度較大。對於空氣隙型偏光稜鏡，此影響較大。對於膠合稜鏡，光入射角、方位角、膠合層的厚度也會一定程度的影響其光強透射比，但這種影響比空氣隙型設計的稜鏡要小得多。只要膠合介質相同，光強透射比隨方位角、入射角和厚度變化的周期都是相同的。同時我們也注意到，並非只要調整光束與入射端面完全垂直就可以得到最大的光強透射，在稜鏡的膠合層厚度處於某些值時，輸出光強也可能較小，在使用 Glan-Foucault稜鏡時尤其需要注意這一點。適當的調整稜鏡入射光束的入射角和方位角可以得到大的透射比。但由於空氣隙型偏光稜鏡對入射角敏感，所以當平面光波入射時，可以適當調節入射角，使透射光達最大值。對於光強分佈均勻的非平面光波入射時，透射比對入射角和方位角的敏感也將使出射光斑的均勻性受到很大影響，尤其是空氣隙型偏光稜鏡，膠合型偏光稜鏡對出射光斑的影響則相對小得多，對出射光斑，光強可以看作是均勻分佈的。