[實用新型]一種標定偏振片透光軸的裝置

無效

• 申請號: 201120069752.5
• 申請日: 2011-03-16
• 公開（公告）號: CN202024877U
• 公開（公告）日: 2011-11-02
• 發明（設計）人: 王建宇;吳金才;何志平;舒嶸;賈建軍;楊世驥;強佳;周輝;姜紫慶;吳永紅
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 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

本專利涉及偏振片檢測技術，具體涉及一種標定偏振片透光軸的裝置。

背景技術

偏振是光的一種特性，隨著對光的偏振性研究的加深，人們逐漸認識到偏振信息的廣泛應用前景，偏振技術也開始進入到實用化階段，偏振信息已逐漸應用于對目標的探測，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起到重要的作用；在量子通信領域，利用光子的偏振態代替經典二進制碼(bit)對信號進行編碼，從而實現量子密鑰的分發，達到量子保密通信的目的。總而言之，對光的偏振信息的利用逐漸成為一個熱門的研究課題，其研究成果也有著廣泛的應用前景。

偏振片則是偏振研究領域最基本的光學器件，偏振片也稱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換成線偏振光，其應用覆蓋了整個偏振光應用技術領域，應用前景十分廣泛。目前市場上所銷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有選擇性的吸收光波中兩個垂直分量之一的特性，所以通過偏振片的光是垂直于吸收軸的線偏光。而在實際的偏振光研究或應用領域，對偏振光的檢測都是通過偏振片來完成，同時需要準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)來檢測偏振片透光軸方向，當入射光通過PBS透射后會產生一個水平S的線偏振，通過此線偏方向來判定偏振片的透光軸，此種測試方法存在如下缺點：1、偏振片透光軸方向的標定精度與PBS本身產生線偏光的方向有關，這樣對PBS本身要求比較高；2、在檢測過程中，PBS本身放置的角度與傾斜度都會影響偏振片透光軸的標定精度。

本專利基于偏振片透射軸及吸收軸的旋轉對稱原理，在對任意角度線偏光進行正反兩次的偏振角度測量后，即可得到被測偏振片的透射軸或吸收軸，再利用水平S、豎直P線偏振光在兩電介質分界面反射時的不同特性來判定偏振片的透光軸，從而實現偏振片透光軸的高精度標定。

發明內容

本專利的目的是提供一種準確標定偏振片透光軸的裝置，克服了現有利用PBS來進行標定透光軸方向時存在的以下問題：1、PBS本身產生線偏光的方向會影響透光軸方向的最終標定結果，對PBS要求較高；2、測試時PBS放置的角度與傾斜度會引入標定誤差。

本專利裝置如附圖1所示：裝置包括激光器1、起偏器2、旋轉電機3、功率計探頭5和光學介質6。所述的激光器1為功率可調光纖激光器；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；所述的旋轉電機3為帶有角度刻度的電機；所述的功率計探頭5采用硅探測器的功率計，其工作波段為400-1100nm，功率測試范圍為50nw-50mw；所述的光學介質6是平面度優于λ/2的K9玻璃光學平片。

裝置工作時，被檢偏振片4安裝在旋轉電機3上，激光器1出射的光經過起偏片2后成為消光比較高的線偏光，利用安裝在帶有刻度的旋轉電機3上的被檢偏振片4對該線偏光進行檢偏，由安裝在被檢偏振片4后面的功率計探頭5進行激光能量的檢測，通過對同一線偏光進行翻轉前后兩次檢測之后來確定被檢偏振片4的透光軸或吸收軸。最后通過S、P線偏光經過光學介質(6)反射時的不同特性來判定偏振片的透光軸。偏振片透光軸標定方法的具體步驟如下：

1、激光器1出射的激光光束，通過起偏片2后形成任意角度的線偏光，保持起偏角度不變，通過被檢偏振片(4)對偏振光進行檢偏，檢偏過程中首先將旋轉電機3的刻度面朝向功率計探頭5，通過旋轉電機3帶動被檢偏振片4一起旋轉，旋轉至功率計探頭5探測功率最小，同時記錄旋轉電機3所處的角度θ₁；

2、再將旋轉電機3與偏振片4旋轉180°，至旋轉電機3的刻度面朝向起偏片2，其它部分保持不變，通過旋轉電機3帶動被檢偏振片4一起旋轉，旋轉至功率計探測功率最小，同時記錄旋轉電機3所處的角度θ₂；

3、旋轉電機處于時，則被檢偏振片4的透光軸或吸收軸處于水平或豎直狀態；

4、最后通過水平S、豎直P線偏振光在兩電介質分界面反射時的不同特性來判定偏振片的透光軸。

本方法的具體原理如下：

在光學理論中，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表示，即認為偏振光矢量可以分解到x軸和y軸兩個偏振方向上，即用通常所說的S、P光分量來表示，任意偏振光可以表示為：