布儒斯特角在激光器中的应用?

free · 发表于 2003-4-29 21:34:00

因为接触到很多光学器件都是布儒斯特角切的,说是可以减少损耗.据我了解是当入射光以布儒斯特入射时,反射光是线偏振光,想请问各位它是如何减少损耗的呢?

lzlx · 发表于 2003-4-29 21:53:00

根据菲涅尔反射公式就可以了。是借助于不同偏振的反射率不同来的。入射是线偏振的，且不含反射部分的偏振分量

free · 发表于 2003-4-29 23:18:00

谢谢lzlx，我也想到是此种情况，不敢肯定。

CIOM · 发表于 2003-4-30 22:52:00

自然光一般是非偏振光，即在两个正交方向上的振动分量一样大，它穿过偏振片时，不管怎么旋转偏振片，透过的光强都一样。

自然光在两种介质界面上反射和折射以后，情况就不同了，反射光和折射光都变成了部份偏振光，用偏振片来检查，就会发现随着偏振片的角度不同透射光强会发生变化。

在一些特殊的情况下，反射光还会变成完全线偏振光，这一特殊的情况是光线以布儒斯特角入射。

土豆 · 发表于 2003-5-2 07:59:00

估计如果是平面渡膜反射镜的话，当激光功率较高时，可能会出现“环偏振光”？
参见本论坛“光学理论与物理学”中的《一种最简单的“迈克尔逊干涉仪”》一文，
当然先要搞清衍射与偏振的关系了，
不过这种“环偏振光”怎样“检偏”呢？好象不容易？

另外“反射干涉”产生的偏振现象还有一个简单的观察方法，
就是用偏振镜或偏振膜观察中午和傍晚的天空光，
可以看到中午的天空光是没有偏振性的，而傍晚的天空光偏振效果就较明显了，
这大概就是地球“反射干涉”衍射条纹产生的偏振效果了吧？天空是个大屏幕？

另外，sapphire 说的：基尔霍夫衍射积分与气体激光偏振性的关系问题，
好象也是个问题？请各位多指点，

free · 发表于 2003-5-2 18:24:00

YAG激光器输出的激光偏振性如何?看了一篇报道,说在腔内插入一1/4波片,会减少损耗,不知何故,望告知.

土豆 · 发表于 2003-5-2 23:22:00

我总觉得气体没有整齐的原子分层排列，
所以难以得到偏振光辐射，
估计气体激光如果具有一定偏振度的话，
可能还是反射镜产生的（基础还是衍射效应），

布儒斯特窗可能由于“偏振光反射定律”，对偏振光的损耗比较小？
不过偏振光对发光有什么好处呢？有一种可能是：
偏振光能产生定向的电子发射和定向的电子绕核旋转，
于是有助于提高光的方向性、发光效率、能量密度？
比如可以参考：
“在实验中观察到在激光偏振面内有两束方向性良好的高能电子发射，
而且有趣的是当激光偏振面旋转时，两束电子发射方向随之旋转。”
（具体参见附文）

这可能就是绕核电子在椭圆轨道上的特点所决定的了？
非偏振光时，近核点处，线速度较高，
最容易逃逸（电离），但逃逸方向是任意的，
而在极窄光束照射下（偏振光的偏振面内），
就只可能有两个逃逸方向了？

在电流不很大时，电子虽然不会都按这两个方向逃逸，
但是也会形成只在这两个方向上对绕核电子的光激发，
而逃逸出的电子也都是这两个方向所在平面内的，
这样它们再与其它绕核电子碰撞时，也具有了碰撞激发方向性，
这可能就加强了输出光的方向性和能量密度，
于是看上去似乎是减少了光损耗？
其实可能是增加了方向性和发光效率？

否则按理说，偏振（或者叫特殊的衍射）只应该使得光强度下降才对？
加“波片”可能也是一样，只要它能对产生偏振（或极细干涉条纹）有益，
就可能会存在上面所说的情况？

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附文：
《双束高能电子发射研究取得重要进展》

超强激光与物质相互作用中产生定向运动的高能电子束是快点火激光核聚变点火过程的能量载体。因此，高能超热电子的产生和传输是目前激光核聚变研究的重要国际热点问题。物理所张杰研究组在这个研究方向上取得重要进展。该组的李玉同博士和张杰研究员采用间隔为10纳秒的多脉冲激光构型与等离子体相互作用，在实验中观察到在激光偏振面内有两束方向性良好的高能电子发射，而且有趣的是当激光偏振面旋转时，两束电子发射方向随之旋转。该组的盛政明研究员利用自己发展的粒子模拟程序对物理机制从理论上进行了解释。
这个结果对于如何提高快点火激光核聚变研究中的高能电子产额和控制其发射方向、以及探索无污染x射线源应用方面有重要意义。有关结果将发表在今年5月份出版的Phys.Rev.Lett.和Phys.Rev.上。该组以高能超热电子的产生和传输为主要研究方向，在这个有重大物理意义的研究方向努力攀登，不断取得重要进展。近三年来，随着对该物理问题研究的不断深入，该组已经在该领域的重要学术刊物Phys. Rev. Lett.上发表了3篇论文，在Phys. Rev.上发表了15篇论文，在Phys. Plasmas 上发表了12篇论文。

该工作得到了国家自然科学基金委、863高技术惯性约束核聚变主题的资助和国家973计划的支持。

发布单位：物理所
发布日期：2003-04-28

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土豆 · 发表于 2003-5-6 01:36:00

看来布儒斯特窗、1/4波片、反射镜的确都属于“腔内偏振元件”，

参见：
《激光谐振腔》 , （西德）H·韦伯 , 1982年8月第1版 , 第68页

§3 具有偏振元件的谐振腔
本节奖讨论在法-珀干涉仪中或在平行平面谐振腔中的偏振元件的情况，
这些偏振元件是，布儒斯特窗、延迟薄片、泡可耳斯盒、克尔盒、法拉第筒……等，
要讨论具有偏振元件的诣振腔的状态及其矩阵描述方法．

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其中也提到了1/4波片和反射镜，
总之布儒斯特窗看来肯定是有“起偏”的作用，
书中还介绍了另一种偏振器---斯塔克偏振器：
“n个布儒斯特窗排成一列就构成斯塔克偏振器”，
看来一个布儒斯特窗的起偏效果有限，所以多加几个就是了？

土豆 · 发表于 2003-5-6 01:44:00

书中谈到的有：

偏光棱镜，
布儒斯特偏振器，
斯塔克偏振器，
延迟波片，
1/4波片，
反射镜，
法拉第筒，
双折射介质，

zgzxb · 发表于 2003-5-6 03:26:00

“YAG激光器输出的激光偏振性如何?看了一篇报道,说在腔内插入一1/4波片 ”
一般YAG激光器输出的激光是不具有偏振性的。在腔内插入一1/4波片，起到了起偏的作用。

free · 发表于 2003-5-6 16:37:00

看来好多东西都必须自己亲手去做才会更清楚。

土豆 · 发表于 2003-5-6 23:59:00

好象不是吧？
还是要看YAG激光器用的是何种晶体材料？
由于半导体激光器一般都是发光方向与晶体层面平行的，
所以这种晶体层面产生的“各向异性”可能会产生偏振效应，

相干公司的绿色泵浦激光器（YAG激光器）的偏振率一般都大于100：1，
参见：
http://www.coherent.com.cn/products/lasers/dpss/compass313m.htm

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另外，它与布氏窗的关系是：
“2.2 布氏片选模原理
　　对LD端面泵浦Nd:YVO4—KTP腔内倍频激光器来说，
Nd:YVO4是各向异性单轴晶体，LD端面泵浦时辐射的光是线偏振光。
当该线偏振光以布氏角，且偏振方向平行于入射面入射到布氏片时，损耗才为零。”

具体参见：
http://www.display2000.com/zyzsdetail.asp?id=15

布儒斯特角在激光器中的应用?