[發(fā)明專(zhuān)利]一種標(biāo)定偏振片透光軸的裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110063565.0
• 申請(qǐng)日: 2011-03-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102279094A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王建宇;吳金才;何志平;舒嶸;賈建軍;楊世驥;強(qiáng)佳;周輝;姜紫慶;吳永紅
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G01M11/02
• 分類(lèi)號(hào): G01M11/02;G01J1/00
• 代理公司: 上海新天專(zhuān)利代理有限公司 31213
• 代理人: 郭英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及偏振片檢測(cè)技術(shù)，具體涉及一種標(biāo)定偏振片透光軸的裝置和方法。

背景技術(shù)

偏振是光的一種特性，隨著對(duì)光的偏振性研究的加深，人們逐漸認(rèn)識(shí)到偏振信息的廣泛應(yīng)用前景，偏振技術(shù)也開(kāi)始進(jìn)入到實(shí)用化階段，偏振信息已逐漸應(yīng)用于對(duì)目標(biāo)的探測(cè)，在地物遙感探測(cè)、大氣探測(cè)、水下探測(cè)、天文探測(cè)、醫(yī)學(xué)診斷、目標(biāo)檢測(cè)、圖像處理和軍事應(yīng)用等領(lǐng)域起到重要的作用；在量子通信領(lǐng)域，利用光子的偏振態(tài)代替經(jīng)典二進(jìn)制碼(bit)對(duì)信號(hào)進(jìn)行編碼，從而實(shí)現(xiàn)量子密鑰的分發(fā)，達(dá)到量子保密通信的目的。總而言之，對(duì)光的偏振信息的利用逐漸成為一個(gè)熱門(mén)的研究課題，其研究成果也有著廣泛的應(yīng)用前景。

偏振片則是偏振研究領(lǐng)域最基本的光學(xué)器件，偏振片也稱(chēng)之為完全直線偏振器或偏振器，其主要功能是將非偏振光或橢偏光轉(zhuǎn)換成線偏振光，其應(yīng)用覆蓋了整個(gè)偏振光應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，應(yīng)用前景十分廣泛。目前市場(chǎng)上所銷(xiāo)售的人工偏振片一般是由高分子材料成膜、浸碘液并拉伸而制成，由于碘鏈的形成而使得偏振片具備二向色性，所謂二向色性即物質(zhì)有選擇性的吸收光波中兩個(gè)垂直分量之一的特性，所以通過(guò)偏振片的光是垂直于吸收軸的線偏光。而在實(shí)際的偏振光研究或應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)偏振光的檢測(cè)都是通過(guò)偏振片來(lái)完成，同時(shí)需要準(zhǔn)確的得到偏振片透光軸的方向，通常情況下是利用PBS(偏振分光棱鏡)來(lái)檢測(cè)偏振片透光軸方向，當(dāng)入射光通過(guò)PBS透射后會(huì)產(chǎn)生一個(gè)水平S的線偏振，通過(guò)此線偏方向來(lái)判定偏振片的透光軸，此種測(cè)試方法存在如下缺點(diǎn)：1、偏振片透光軸方向的標(biāo)定精度與PBS本身產(chǎn)生線偏光的方向有關(guān)，這樣對(duì)PBS本身要求比較高；2、在檢測(cè)過(guò)程中，PBS本身放置的角度與傾斜度都會(huì)影響偏振片透光軸的標(biāo)定精度。

本發(fā)明基于偏振片透射軸及吸收軸的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)原理，在對(duì)任意角度線偏光進(jìn)行正反兩次的偏振角度測(cè)量后，即可得到被測(cè)偏振片的透射軸或吸收軸，再利用水平S、豎直P(pán)線偏振光在兩電介質(zhì)分界面反射時(shí)的不同特性來(lái)判定偏振片的透光軸，從而實(shí)現(xiàn)偏振片透光軸的高精度標(biāo)定。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種準(zhǔn)確標(biāo)定偏振片透光軸的裝置和方法，克服了現(xiàn)有利用PBS來(lái)進(jìn)行標(biāo)定透光軸方向時(shí)存在的以下問(wèn)題：1、PBS本身產(chǎn)生線偏光的方向會(huì)影響透光軸方向的最終標(biāo)定結(jié)果，對(duì)PBS要求較高；2、測(cè)試時(shí)PBS放置的角度與傾斜度會(huì)引入標(biāo)定誤差。

本發(fā)明裝置如附圖1所示：裝置包括激光器1、起偏器2、旋轉(zhuǎn)電機(jī)3和功率計(jì)探頭5。所述的激光器1為功率可調(diào)光纖激光器；所述的起偏器2采用偏振片，其工作波段為600-1200nm，偏振消光比為10000∶1，口徑為25mm；所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)3為帶有角度刻度的電機(jī)；所述的功率計(jì)探頭5采用硅探測(cè)器的功率計(jì)，其工作波段為400-1100nm，功率測(cè)試范圍為50nw-50mw。

裝置工作時(shí)，被檢偏振片4安裝在旋轉(zhuǎn)電機(jī)3上，激光器1出射的光經(jīng)過(guò)起偏片2后成為消光比較高的線偏光，再利用安裝在帶有刻度的旋轉(zhuǎn)電機(jī)3上的被檢偏振片4對(duì)該線偏光進(jìn)行檢偏，由安裝在被檢偏振片4后面的功率計(jì)探頭5進(jìn)行激光能量的檢測(cè)。

偏振片透光軸標(biāo)定方法的具體步驟如下：

1、激光器1出射的激光光束，通過(guò)起偏片2后形成任意角度的線偏光，保持起偏角度不變，通過(guò)被檢偏振片(4)對(duì)偏振光進(jìn)行檢偏，檢偏過(guò)程中首先將旋轉(zhuǎn)電機(jī)3的刻度面朝向功率計(jì)探頭5，通過(guò)旋轉(zhuǎn)電機(jī)3帶動(dòng)被檢偏振片4一起旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)至功率計(jì)探頭5探測(cè)功率最小，同時(shí)記錄旋轉(zhuǎn)電機(jī)3所處的角度θ₁；

2、再將旋轉(zhuǎn)電機(jī)3與偏振片4旋轉(zhuǎn)180°，至旋轉(zhuǎn)電機(jī)3的刻度面朝向起偏片2，其它部分保持不變，通過(guò)旋轉(zhuǎn)電機(jī)3帶動(dòng)被檢偏振片4一起旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)至功率計(jì)探測(cè)功率最小，同時(shí)記錄旋轉(zhuǎn)電機(jī)3所處的角度θ₂；

3、旋轉(zhuǎn)電機(jī)處于時(shí)，則被檢偏振片4的透光軸或吸收軸處于水平或豎直狀態(tài)；

4、最后通過(guò)水平S、豎直P(pán)線偏振光在兩電介質(zhì)分界面反射時(shí)的不同特性來(lái)判定偏振片的透光軸。

本方法的具體原理如下：

在光學(xué)理論中，偏振光分成線偏光、圓偏振光和橢圓偏振光。任何一種偏振光都可用瓊斯矩陣來(lái)表示，即認(rèn)為偏振光矢量可以分解到x軸和y軸兩個(gè)偏振方向上，即用通常所說(shuō)的S、P光分量來(lái)表示，任意偏振光可以表示為：