[發明專利]正弦相位調制器峰值延遲量的標定裝置和標定方法

有效

• 申請號: 201210506361.4
• 申請日: 2012-11-30
• 公開（公告）號: CN102937515A
• 公開（公告）日: 2013-02-20
• 發明（設計）人: 曾愛軍;王健;劉龍海;鄭樂行;黃惠杰
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 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: 張澤純

技術領域

本發明涉及偏振測量技術領域，特別是一種正弦相位調制器峰值延遲量的標定裝置和標定方法。

技術背景

正弦相位調制器是對相位延遲量進行正弦調制的偏振組件。峰值延遲量是正弦相位調制器重要的參數之一。由于在使用過程中容易受環境、電學參數、材料本身性質等因素的影響，正弦相位調制器使用之前需要對峰值延遲量進行標定。

在先技術[1]（參見R.A.Cline,W.B.Westerveld,and?J.S.Risley.A?new?method?for?measuring?the?retardation?of?a?photoelastic?modulator?using?single?photon?counting?techniques.Rev.Sci.Instrum.64,1169-1174,1993）描述了一種基于單光子技術的標定相位調制器的方法。當測量光強足夠強時，使用模擬鎖相放大器，通過多次諧波比例法測得峰值延遲量。當測量光強很弱時，使用類數字鎖相放大器的單光子計數技術，通過比例法測得峰值延遲量。該方法可以標定任何峰值延遲量，但是它需要在弱信號下的原子碰撞裝置中進行，裝置復雜。

在先技術[2](參見A.Zeng,L.Huang,Z.Dong,J.Hu,H.Huang,andX.Wang.Calibration?method?for?a?photoelastic?modulator?with?a?peak?retardation?of?less?than?a?half-wavelength.Applied?Optics.46,699-703,2007)描述了一種利用一階貝塞爾函數最大值法標定相位調制器的新方法。該方法首先利用一階貝塞爾函數的最大值點1.841rad進行粗略標定，再利用零階貝塞爾函數和二階貝塞爾函數比例法進行精確標定。該裝置只需用到激光光源、起偏器、波片、相位調制器、檢偏器和光電探測器，測量精度高。但該方法標定步驟繁復，操作繁瑣。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的不足，提出一種正弦相位調制器峰值延遲量的標定裝置和標定方法。該裝置和方法具有結構緊湊、裝置簡單、操作方便的特點，能標定小于半個波長的峰值延遲量，而且標定精度高。

本發明的技術解決方案如下：

一種正弦相位調制器峰值延遲量的標定裝置，其特點在于，該裝置由激光光源、偏振分光棱鏡、波片、反射鏡、光電探測器、控制器、鎖相放大器和計算機組成，上述元部件的位置關系如下：

沿所述的激光光源的光束前進方向依次是所述的偏振分光棱鏡、波片和反射鏡，所述的光電探測器處于經所述的反射鏡返回的光束經所述的偏振分光棱鏡的反射光路中，所述的光電探測器的輸出端接所述的鎖相放大器的信號輸入口，所述的控制器的第一輸出端與待標定的正弦相位調制器的控制端相連，該控制器的第二輸出端接所述的鎖相放大器的參考信號端口，鎖相放大器的輸出信號通過串口接所述的計算機的輸入端，經數據處理，得到出射光強的一次諧波分量并顯示在所述的計算機上；

所述的偏振分光棱鏡是具有起偏和檢偏兩個窗口的偏振分光棱鏡，該偏振分光棱鏡起偏方向和檢偏方向相互垂直，該偏振分光棱鏡的起偏方向沿水平方向，檢偏方向沿垂直方向。

所述的波片是相位延遲量在45°~135°范圍內的波片，該波片的快軸方位與偏振分光棱鏡的起偏方向成45°夾角。

利用所述的正弦相位調制器標定裝置標定正弦相位調制器的峰值延遲量的方法，其特征在于該方法包括下列步驟：

①將待標定的正弦相位調制器插在所述的波片和反射鏡之間，所述的正弦相位調制器的方向和偏振分光棱鏡的起偏方向成45°夾角，與偏振分光棱鏡的檢偏方向成135°夾角，調整光路使正弦相位調制器的反射光與所述的偏振分光棱鏡的檢偏窗口方向一致；

②調整所述的反射鏡，使反射光依次經過正弦相位調制器、波片和偏振分光棱鏡，從偏振分光棱鏡的檢偏窗口出射；

③通過所述的控制器改變正弦相位調制器的相位延遲量幅值，所述的光電探測器記錄從偏振分光棱鏡的檢偏窗口出射的光束光強，并轉變為電信號，該電信號輸入所述的鎖相放大器的信號輸入口，所述的控制器輸出的信號接所述的鎖相放大器的參考信號口，鎖相放大器的輸出信號通過串口接所述的計算機的輸入端，經數據處理，得到出射光強的一次諧波分量并顯示在所述的計算機上；

④當所述的計算機上顯示的一次諧波分量為零時，所述的控制器輸入的相位延遲量幅值即為所述的正弦相位調制器的峰值相位延遲量。

與先技術相比，本發明的技術效果如下：