[發明專利]一種實時測量偏振光特性的方法

無效

• 申請號: 201110167153.1
• 申請日: 2011-06-21
• 公開（公告）號: CN102279052A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發明（設計）人: 王建宇;吳金才;賈建軍;何志平;舒嶸;楊世驥;張明
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: G01J4/00
• 分類號: G01J4/00
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 郭英

技術領域

本發明涉及一種偏振光特性的測量方法，具體涉及一種實時測量偏振光特性的方法。

背景技術

隨著人們對光的偏振現象認識與研究的不斷深入，偏振信息已逐漸應用于對目標的探測。通過探測目標反射光的偏振信息反演出待測目標的相關信息，可以將待測目標的可測信息量從原有的維數再增加三維，偏振信息已經在地物遙感探測、大氣探測、水下探測、天文探測、醫學診斷、目標檢測、圖像處理和軍事應用等領域得到廣泛應用。同時隨著單光子探測技術的日趨成熟，高效率的單光子探測器已經在技術上可以實現，單光子探測技術的發展導致單光子偏振應用領域的快速發展，目前基于偏振編碼的自由空間量子保密通信就是單光子偏振的一種重要應用之一。

在進行自由空間量子密鑰分發時，量子信息的載體為單光子的偏振態，密鑰分配原則采用BB84方案，在此方案中，發射端隨機地發射處于水平偏振，豎直偏振、+45度偏振，-45度偏振四種狀態之一，接收端通過量子模塊隨機的接收S、P或+、-基的偏振單光子，這樣就要求發射、接收ATP在保證星-地量子鏈路的對準外，還要保證星-地量子光偏振基矢方向一致，偏振基矢的對準偏差將導致誤碼率升高而影響量子密鑰分發的安全性。在實際光學系統跟瞄過程中，通信終端的相對運動、通信兩端ATP的粗跟瞄、通信儀器的安裝誤差等原因，都會導致收發兩端之間偏振基矢的偏差，如何修正這種變化成為保證星-地量子密鑰分配成功的關鍵。在實際的偏振光測量領域，對偏振光基矢方向的檢測都是通過偏振片的旋轉來完成，這樣就要求對偏振片進行旋轉，測量結果的實時性較差，同時也無法準確的對單光子的偏振進行測量。

本發明基于偏振光理論，采用不同正交基對未知偏振光進行相應分量的測量，來獲得偏振光的方位角及偏振消光比信息，從而實現對偏振光特性的測量，由于該方法中對兩組正交基的測量是同時進行的，所以可以實現對偏振單光子信息的實時測量。

發明內容

本發明的目的是提供一種實時測量偏振光特性的方法，克服了現有偏振測量裝置在測量過程中耗時較長的問題，有針對性的對偏振光的基矢方向進行測量，測量過程實時性強，如果該裝置的Si探測器改成單光子探測器的話，也可以對偏振單光子的基矢方向進行測量，同時也可以作為量子通信接收端的接收模塊使用，測試系統的可移植性較強。

本發明裝置如附圖1所示：裝置包括非偏振分光棱鏡1、半波片2、一號偏振分光棱鏡3、二號偏振分光棱鏡4、一號探測器5、二號探測器6、三號探測器7、四號探測器8。所述的非偏振分光棱鏡1為1:1偏振不敏感分光鏡；所述的半波片2的工作波段覆蓋被檢光源的波長，口徑為25mm，其方位角所處的位置使得反射光的檢測基為非S、P基；所述的偏振分光棱鏡3、4工作波段與半波片2一致；所述的探測器5、6、7、8采用Si探測器。裝置工作時，被測偏振光經過非偏振分光棱鏡1、半波片2及偏振分光棱鏡3、4后分別進入到4路探測器上對被檢偏振光進行能量的檢測。

實時測量偏振光特性的方法具體測量步驟如下：

1、被檢偏振光經過非偏振分光棱鏡1后分成兩路，其中透射光經半波片2、一號偏振分光棱鏡3后進行偏振分光，分開的兩束光被第一、二號探測器5、6探測，此時測量的為非S、P基的偏振分量，為了表述方便，在此取半波片的方位角為22.5°，此時第一、二號探測器5、6的測量值分別為被測偏振光的+45°及-45°分量值E₊、E_-；

2、被檢偏振光經過非偏振分光棱鏡1后分成兩路，其反射光經過二號偏振分光棱鏡4后也進行了偏振分光，分開的S、P分量被第三、四號探測器7、8探測，第三、四號探測器7、8的測量值分別計為E_s、E_p；