[發明專利]測量PBS偏振膜面偏向角度的裝置及方法

有效

• 申請號: 201110063958.1
• 申請日: 2011-03-17
• 公開（公告）號: CN102538711A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 樊仲維;朱光
• 申請（專利權）人: 北京國科世紀激光技術有限公司
• 主分類號: G01B11/26
• 分類號: G01B11/26;G02B7/198;G02B27/10
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技術領域

本發明涉及光學技術領域，尤其涉及一種測量PBS偏振膜面偏向角度的裝置及方法。

背景技術

PBS是偏振分光棱鏡的簡稱，PBS由兩個直角三角棱鏡組合構成，其中在兩個直角三角棱鏡的膠合面上鍍有特定波長的偏振膜，以便能夠使入射光分為P光和S光分別進行傳播。

在通常情況下，膠合面和棱鏡底面之間成45°，如果膠合面與棱鏡底面之間的實際夾角有所偏差，則入射光相對于膠合面的入射角就不在偏振膜的布儒斯特角上，由此必然會大大降低通過晶體后P光和S光的比值，在通常情況下，當摻雜有大量S光的P光通過PBS晶體后，晶體本身作用就降低了。此外，在激光器量化生產中，相應的PBS的位置由機架件固定，如果PBS鍍膜面偏向角度超過公差，則會引起S光偏轉出激光器設計孔位的問題，如果傳播距離較長，必然會產生光偏出鏡架所能調節范圍的情況，由此將對工業化生產產生很大的不便，因此，準確測量PBS偏振膜面和底面(或者水平面)之間的角度顯得尤為重要。

目前還沒有測量成品PBS晶體內部膠合面偏向角的方案。其最原始的測量方法是在兩個三角棱鏡沒有膠合之前，測量每個三角棱鏡的角度，這樣斜面和底面之間的夾角可以近似的認為是晶體內部膠合面的偏向角。但是，晶體在鍍膜膠合后，可能由于工藝等問題，膠合縫之間會引起誤差，使得偏向角度有所改變，由此測量得到的PBS偏振膜面與底面之間的偏向角度并不準確。當偏向角相差很大時，會造成偏振光偏振態不純的現象，大大影響激光器的出光質量，同時，還會引起指向的偏差，大大降低工業化激光器生產中的生產效率。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種測量PBS偏振膜面偏向角度的裝置及方法，旨在提高PBS偏振膜面偏向角度的測量精度，進一步提高工業化生成效率。

為了達到上述目的，本發明提出一種測量PBS偏振膜面偏向角度的裝置，包括：

帶有PBS托架的工裝支架，所述PBS托架用于放置PBS；

反射鏡，設置在工裝支架底部且位于PBS正下方；

成像單元，與PBS對應設置；

顯像單元，與成像單元對應設置；

角度調節單元，設置在工裝支架上，包括分別對反射鏡及PBS托架進行角度調節的第一二維俯仰調節架和第二二維俯仰調節架；

動力單元，包括設置在工裝支架上用于調節PBS托架高度的升降步進電機以及與顯像單元連接用于調整顯像單元位置的成像步進電機；

控制單元，用于連接和控制角度調節單元與動力單元，當入射光射向成像單元時，入射光通過在成像單元、PBS以及反射鏡中不同的光傳播方向而在顯像單元上顯示出若干亮點，控制單元調整所述反射鏡對應的第一二維俯仰調節架的二維角度使所述亮點中最亮的兩個亮點重合，得到PBS偏振膜面相對于入射面的偏向角。

優選地，所述成像單元包括第一分束鏡、第二分束鏡和凸透鏡，入射光的其中一部分依次通過第一分束鏡、第二分束鏡和凸透鏡并在顯像單元上形成最亮點。

優選地，所述顯像單元包括CCD相機。

優選地，所述反射鏡采用銀鏡，所述第一二維俯仰調節架位于所述銀鏡下方。

優選地，所述裝置還包括分析單元，所述分析單元用于分析亮點重合狀態。

優選地，所述PBS托架上位于所述PBS正下方設有通光孔。

優選地，所述第一分束鏡為1∶1分束鏡；所述第二分束鏡為1∶9分束鏡。

優選地，所述凸透鏡焦距f＝150mm；所述銀鏡的表面形變小于1/6λ。

優選地，所述CCD相機前放置有衰減片。

優選地，所述反射鏡和PBS托架采用電子水平儀反饋其水平狀態，并由控制單元依靠反饋信號控制第一二維俯仰調節架和第二二維俯仰調節架分別對所述反射鏡和PBS托架進行調整。

本發明還提出一種測量PBS偏振膜面偏向角度的方法，包括以下步驟：

啟動控制單元，由控制單元控制升降步進電機將PBS托架調節至預定高度；

根據電子水平儀反饋的信號由控制單元控制第一二維俯仰調節架以及第二二維俯仰調節架分別使反射鏡和PBS托架保持水平；

將入射光照射于成像單元的第一分束鏡，所述入射光通過在第一分束鏡、第二分束鏡、凸透鏡、PBS以及反射鏡中不同的光傳播方向而在CCD相機上成像多個亮點，所述各亮點顯示在分析單元上；

分析單元計算各亮點的灰度值，選取灰度值最大和次大的兩個亮點；