摘 要

目前，随着激光技术和社会的迅速发展以及现在制造业的精度的不断提高，对于波晶片的各项要求也越来越高。目前，在市场出现的波晶片的各项性能都有所提高。但是，这些波晶片制作难度很高，只能适用于一些日常的教学实验，一般而言，在我们日常的实验当中，我们传统的波晶片是可以满足实验要求的，但是在一些高精度的实验当中，对于波晶片的要求非常的高，并且传统波晶片只能针对某一特定的波长，对于一些波长在紫外和红外的光波很难适用，因此，设计出一个适用于高精度实验的波晶片具有非常重要的意义。

本文的设计是建立在多层膜反射原理的基础上的。根据多层膜反射的原理设计出薄膜反射式1/4波晶片。在设计的过程当中我们首先由单层膜的反射系数推导出多层膜的反射系数，然后在入射线偏振光波的波长为632.8nm，入射角为45°的前提下，设计出合适的薄膜层的厚度和折射率，然后根据我们得出的实验结果来验证整个薄膜系统的合理性以及它的准确性，最后我们再对我们的实验结果进行仿真。

仿真的结果表明：当入射线偏振光波的波长为632.8nm，入射角为45°时，整个薄膜系统对于p光和s光的反射系数（率）相同，位相差为90°，这就使得这个薄膜系统相当于一个1/4波晶片，满足了此次设计的要求。

此次设计的薄膜反射式波晶片主要是利用了薄膜的反射特性。相比于传统的透射式波晶片，这种波晶片的制作过程更加的简单和快捷，其适用的波长范围更加的广泛；其尺寸也可以根据不同的实际要求进行设计。

关键词：光学薄膜；光学晶体；位相延迟；反射式1/4波片

Abstract

At present,with the rapid development of laser technology and society,as well as the accuracy of the manufacturing industry,the requirements for the wave chip is also getting higher and higher.At present,the performance of the wave chip appeared in the market is improved.But these waves wafer production difficulty is very high,only can be used in daily teaching experiment,generally speaking,in our daily routine laboratory,our traditional wave wafers is can meet the experimental requirements,but in some high precision experiments,the requirements for the wave of the wafer is very high and traditional wave wafers can only for a particular wavelength,for some wavelengths of light in the ultraviolet and infrared light wave is difficult to be applied.Therefore,the design of a suitable for high accuracy experiment wave wafers has very important significance.

The design of this paper is based on the principle of multilayer film reflection.According to the principle of multilayer film reflection,a thin film reflective 1/4 wave chip is designed.In the design process we first by monolayer of reflection coefficient is derived from the reflection coefficient of a multilayer film and reentry ray polarized light wavelength 632.8 nm,incident angle is the premise of 45 degrees design appropriate film layer thickness and refractive index,then according to the experimental results we had derived to verify the whole film system is reasonable and its accuracy.Finally,we on our experimental simulation results.

The simulation results show that when ray polarized light wavelength of 632.8nm,the incident angle is 45 degrees,the film system for s light and P light reflection coefficient(rate)are same,and the phase difference is 90 degrees,which makes the film system is equivalent to a 1/4 wave chip to meet the design requirements.

The design of the film reflective wave chip is mainly used the reflect characteristics of the film.Compared with the traditional transmission wave chip,the fabrication process of the wave chip is more simple and fast,and its applicable wavelength range is more extensive,and its size can be designed according to different requirements.

Key words: Optical thin films; Optical crystals; Phase retardation; Reflective 1/4 wave plates

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 目的及意义 1

1.2 背景及现状 1

1.3 主要内容及章节安排 2

第2章 理论基础 4

2.1单层膜的分光特性 4

2.2 多层膜的分光特性 5

2.3 晶体光学性质 8

2.3.1位相差固定的晶片 8

2.3.2位相差可调的晶片 11

2.4 本章小结 12

第3章 系统的仿真及制作 13

3.1 膜系的设计 13

3.2 薄膜系统的反射率 13

3.3薄膜反射式波晶片的仿真及分析 14

3.3.1 仿真软件的介绍 14

3.3.2 不同入射角时系统的反射率的仿真 15

3.3.3不同入射角时出射光的位相差的仿真 16

3.3.4出射光的振幅之比的仿真 17

3.4 本章总结 18

第4章 结论 19

参考文献 21

附 录 22

致 谢 25

第1章 绪论

1.1 目的及意义

波片是研究偏振光的重要光学元件，并且随着激光技术的发展，波晶片也越来越得到广泛的运用，其中，1/4波晶片是引用最为广泛的。目前对于波晶片的要求越来越多，为了适应这种要求，进一步提高1/4波晶片的性能是非常有必要的，以便得到更好的应用。

利用晶体的双折射可以制成传统的波晶片，但是它们大多数都属于透射式。它能使偏振光的两个相互垂直的线偏振光之间产生一个相对的相位延迟，从而达到改变光偏振状态的目的。传统的波片有许多缺点：因其适用的波长范围非常的有限。利用双折射晶体如方解石、石英来制作的 1/4波片，因晶体的两折射率相差较大，又无天然裂开面，所以要磨得很薄，加工困难^[1]。