[實用新型]一種橢圓偏振光分析裝置

無效

• 申請號: 200720046210.X
• 申請日: 2007-09-18
• 公開（公告）號: CN201107118Y
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發明（設計）人: 曹國榮;潘波;董榮生;佘寶蘭
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G01J9/00
• 分類號: G01J9/00;G01J4/00;G01M11/00;G01M11/02;G09B23/22
• 代理公司: 南京知識律師事務所
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本實用新型涉及實驗與檢測設備，特指一種橢圓偏振光分析裝置，可用于高等院校偏振光部分實驗、波片相位延遲和光在介質界面上反射引起的相位移動量的測量，波片快慢軸的標定等。

背景技術

橢圓偏振光分析是現代光學、光電子學、薄膜等技術中非常重要的一種方法。現有的裝置一般有三種形式：一是手動調節通過刻度盤讀出檢偏器或波片轉過的角度；二是采用編碼盤用步進電機或手動旋轉，通過相應電路顯示檢偏器或波片轉過的角度；三是用圓光柵作為測角裝置。以上三種方式都有不足之處，方法之一太粗糙，僅能作為定性演示的實驗儀器；方式二有較高的精度，但相關裝置較復雜；方式三精度較高，但價格昂貴，使用不太方便。特別是作為實驗設備不能給出橢圓偏振光的相關參數。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種橢圓偏振光分析裝置，基本層次是為高等學校提供一種偏振光分析實驗儀器；提高層次是提供一種智能化橢圓偏振光相位差測量裝置，用于檢測光經波片后的相位延遲量、偏振光經介質界面反射后的相位延遲、波片快慢軸的標定等。

實現上述目的的技術方案為：

橢圓偏振光分析裝置結構如圖1所示，由光源、起偏器、橢圓偏振光產生器、檢偏器、光電探測器組成，其特征在于：增加了空心軸步進電動機、光電信號處理單元、單片機系統、計算機控制和分析系統，空心軸步進電動機位于橢圓偏振光產生器之后，檢偏器固定在空心軸步進電動機的軸上，空心軸步進電動機驅動器通過導線與單片機系統連接，光電探測器通過導線與光電信號處理單元連接、光電信號處理單元再通過導線與單片機系統連接，單片機系統通過USB接口與計算機控制系統連接。

上述裝置中，將固定在空心軸步進電動機的軸上的檢偏器換為四分之一波片，則可實現四分之一波片相位延遲量、偏振光經介質界面反射后的相位延遲量的測量，波片快慢軸的標定等功能。

步進電機驅動器、系統電源、單片機系統、光電信號處理單元安置在一個小型機箱內，機箱上有電源接口、電源開關、電源指示燈、光電信號輸入接口、USB接口、光電信號放大倍數調節電位器和調零電位器。

空心軸步進電機一端安裝一個可拆卸接口，接口上留有插槽，插槽內可放置檢偏器或波片，具體是檢偏器還是波片可根據使用需要而更換。

為了減少雜散光的干擾，在光電探測器前端可裝有圓筒型光欄。

待分析的光可以是自然光經起偏器和波片產生，也可以是線偏振光經界面反射產生，其經由步進電動機帶動的檢偏器后，由光電探測器轉換為光電信號，模擬光電信號經預處理后再由單片機系統中的A/D轉換裝置變換成數字量，單片機系統實時采集光電信號數字量，經USB接口電路送入PC機。單片機系統一方面用于實時采集光電信號數字量，另一方面受PC機控制產生空心軸步進電動機所需的控制和驅動脈沖。PC機在獲得由單片機系統送來的光電信號數字量的同時，也有了步進電機的轉角，根據光電信號和轉角的關系，利用計算機分析程序對橢圓偏振光進行分析，獲得相應參數。

以波片相位延遲的測量為例，敘述本實用新型裝置在橢圓偏振光分析中的方法。光源發出的自然光，經起偏器成為線偏振光，線偏振光經橢圓偏振光產生器后成為橢圓偏振光，橢圓偏振光經由空心軸步進電機帶動的檢偏器后射到光電探測器上，轉換為光電信號，經處理的光電信號再經單片機系統中的A/D轉換裝置轉換為數字量，由單片機系統采集并送入PC機，PC機調用相應處理程序，在波片光軸坐標系中，一方面在顯示器上顯示極坐標光強分布，同時轉換成橢圓偏振光光矢量橢圓。計算機控制與分析系統對數據分析，求出相應光矢量橢圓外切矩形的傾角以及橢圓長軸和X軸之間的夾角ψ，利用公式計算出波片的相位延遲量。

本實用新型具有操作簡便，精度高，可以給出給出橢圓偏振光的相關參數。

附圖說明：

圖1系統設計方案框圖

圖2系統結構框圖

圖3單片機系統框圖

圖4計算機程序流程框圖

圖中標號：1為光源，2為擴束準直鏡組，3為小孔光欄，4為起偏器，5為橢圓偏振光產生器，6為空心軸步進電機，7為檢偏器，8為光電探測器，9為機箱電源開關，10為機箱，11為步進電機接口，12為光電信號輸入接口，13為USB接口，14為放大倍數調節旋扭，15為放大器調零旋扭，16為電源指示燈17計算機控制和分析分析系統

具體實施方式