[發明專利]雙折射光楔光軸方向的多入射角偏振干涉測量裝置及方法

有效

• 申請號: 201310746711.9
• 申請日: 2013-12-25
• 公開（公告）號: CN103712781A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 劉鐵根;江俊峰;劉琨;尹金德;鄒盛亮;王雙;秦尊琪;吳振海
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李素蘭

技術領域

本發明涉及雙折射晶體參數檢測領域，特別是涉及一種雙折射光楔光軸方向的多入射角偏振干涉測量裝置。

背景技術

晶體光軸是晶體的重要光學參數，其相對于晶體器件入射表面的三維方向的不同會影響晶體器件性能，因此對晶體光軸三維方向的檢測技術顯得非常重要。

目前在確定晶體光軸方向上已經存在一些測量方法。M.Laue（FriedrichW,Knipping?P,LaueM.Interference?appearances?in?x-rays[J].Ann.Phys.(Berlin),1913,41:971-988.）提出的晶體光軸方向X射線衍射法，測量精度高，但方法復雜，且需要預先知道該晶體的結構參數以及晶面與衍射峰的對應關系；張藝等(張藝,沈為民.單軸晶體錐光干涉的理論與實驗研究[J].浙江大學學報(理學報),2005,32(4):403-406.)利用晶體的偏光干涉圖確定晶體光軸方向，晶體偏光干涉圖通過偏光顯微鏡來采集，根據光軸出露點(即晶體中平行于光軸方向的折射光線在干涉圖中對應的點，也就是黑十字交點)相對于視域中心的位置來測量出光軸方向；D.Su(Su?D?C,HsuCC.Method?for?determining?the?optical?axis?and(no,ne)of?a?birefringent?crystal[J].Applied?optics,2002,41(19):3936-3940.)等采用一種共光路干涉型外差法來測定光軸方向；段存麗等(段存麗,韓軍,路紹軍,等.基于惠更斯原理確定單軸晶體光軸方向的新方法研究[J].光學儀器,2008,30(4):55-59.)采用惠更斯原理分析光波傳播方向，依據光軸與晶體表面法線的關系式，實現晶體光軸方向的測量；沈為民等(沈為民,李衛濤,李群,等.CCD圖像法測量晶體光軸方向[J].半導體光電,2006,27(4):485-488.)判定晶體表面法線進行光軸方向的測量；邢進華等(邢進華.用布儒斯特角法同時測定單軸晶體的折射率和光軸方向[J].大學物理,2004,23(6):49-50.)通過測定晶體樣品三個表面的布儒斯特角來確定單軸晶體的光軸方向。

上述方法通常是對加工成標準試件的光軸方向測量，要求試件的入射面和出射面相互平行以保證o光與e光兩出射光出射方向相互平行，且要求試件o光與e光有大的折射率差。而雙折射光楔的入射面和出射面存在夾角，這導致兩出射光（o光與e光）不平行，并且兩束光折射率差較小，不易區分開，這都對雙折射光楔光軸三維方向的測量帶來困難。本發明旨在克服上述困難，實現對雙折射光楔光軸的三維方向精確測量。

發明內容

為了克服現有技術存在的問題，本發明針對以上不足，提出了雙折射光楔光軸方向的多入射角偏振干涉測量裝置及方法，用于雙折射光楔光軸的三維方向的測量，同時也能用于其他雙折射器件的光軸方位測量。

本發明提出了一種雙折射光楔光軸方向的多入射角偏振干涉測量裝置，該裝置包括激光光源（1）、光衰減器（2）、擴束鏡（3）、起偏器（4）、雙折射光楔（5）、樣品測試臺（6）、檢偏器（7）、面陣探測器（8）以及信號處理系統（9）其中：

激光光源（1），用于提供該裝置的輸入光源，采用空間相干性好的可見光波段激光器，包括He-Ne激光器和半導體激光器；

光衰減器（2），用于降低激光能量，控制激光光源功率穩定，避免面陣探測器飽和；

擴束鏡（3），用于激光擴束，保證激光光源平行出射，獲得覆蓋雙折射光楔橫向尺寸的空間相干激光光斑；

起偏器（4），用于激光光束起偏，透光軸方向與水平基準成45°；

樣品測試臺（6），用于放置待測的雙折射光楔（5）和控制雙折射光楔入射角，測試臺可圍繞與放置其平面垂直的軸旋轉，實現至少三種不同角度入射至雙折射光楔表面產生偏振干涉；

檢偏器（7），用于實現偏振干涉，透光軸方向與水平基準成45°，同時與起偏器相垂直或平行；

面陣探測器（8），包括CCD和CMOS探測器，用于接收偏振干涉圖信號；以及

信號處理系統（9），包括圖像采集卡和計算機，用于采集偏振干涉圖信號，計算機根據測量算法進行處理，計算出雙折射光楔光軸三維方向；