[實(shí)用新型]波片相位延遲光譜特性的測量裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320202248.7
• 申請日: 2013-04-19
• 公開（公告）號: CN203178064U
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張璐
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于偏振光學(xué)檢測領(lǐng)域，特別是一種波片相位延遲光譜特性的測量裝置。

背景技術(shù)

波片常用作橢偏測量或光學(xué)測量中光信號偏振態(tài)的變換器件。波片的相位延遲誤差會對測量結(jié)果產(chǎn)生很大的影響。因此，在制作和使用波片的過程中，經(jīng)常需要精確測量波片的相位延遲光譜特性。例如在旋轉(zhuǎn)雙補(bǔ)償器式廣譜橢偏儀（PCSCA型橢偏儀）中，兩個補(bǔ)償器C1、C2延遲量的精確定標(biāo)是實(shí)現(xiàn)高精度測量的前提，兩個旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器的工作波長范圍對整機(jī)特性有重要影響。

眾所周知，雖然PCSCA型橢偏儀中的旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器C1和C2設(shè)計為寬帶1/4波片，但實(shí)際的寬帶1/4波片在所考慮的帶寬范圍內(nèi)，其相位延遲量并不總是嚴(yán)格的90°，而是有一定的誤差范圍；以氟化鎂復(fù)合的零級波片為例，在光譜范圍為200～1000nm時，該波片的相位延遲量就在60°～130°范圍內(nèi)起伏變化。

在PCSCA型橢偏儀的設(shè)計制造過程中，首先需要進(jìn)行的步驟就是對其中的兩個補(bǔ)償器C1和C2進(jìn)行定標(biāo)和自校準(zhǔn)，即準(zhǔn)確測定兩個補(bǔ)償器在每個波長處的相位延遲，以消除光譜儀接收端定標(biāo)不準(zhǔn)確帶來的系統(tǒng)誤差。通常采用的定標(biāo)方式如文獻(xiàn)[R.W.Collins?and?J.Koh,J.Opt.Soc.Am.A,16,1997(1999)]所述，即首先測量CCD像元的輸出光電流，然后對其做傅立葉分析，分別求解其中的各個傅立葉系數(shù)，然后套用一定的公式求得橢偏儀中各補(bǔ)償器的相位延遲量。

但是，該方案受所用傅立葉變換分析儀的測量波長范圍限制（該儀器通常應(yīng)用在紅外波段），誤差來源多且求解過程相對復(fù)雜。當(dāng)然也可以采用其它的儀器（如其它商用橢偏儀）對旋轉(zhuǎn)雙補(bǔ)償器式橢偏儀的兩個補(bǔ)償器分別進(jìn)行測量，然后再進(jìn)行裝配，這種方案的最大問題是補(bǔ)償器的相位延遲譜特性受所用橢偏儀的測量光譜范圍制約，而且過程更為復(fù)雜。

測量波片相位延遲的方法有很多種，但往往只適用于測量某一特定單色波長下的波片相位延遲量，不能同時測量多波長情況下波片的相位延遲光譜特性。而有的測量方法，能夠、但只能夠測量單個波片的相位延遲光譜特性，不能同時測量兩個待測波片的相位延遲光譜特性。

中國專利CN1743796和CN100340838C等雖然均能夠一次同時讀取多波長的測量數(shù)據(jù)，但無法同時測量兩個波片的相位延遲光譜特性。

中國專利CN1632501、CN201032473Y和CN102589850A等的方法還需要通過單色儀每次選擇單個波長，進(jìn)行單個待測波片的特性測量，在要求測量的易操作性、以及測量速度的場合更為受限。

中國專利（申請?zhí)枺?01110344206，專利名稱：寬帶波片及實(shí)現(xiàn)相位延遲相等的方法和偏振控制器），該專利的內(nèi)容是如何利用色散元件將寬頻光譜在空間上分開并實(shí)現(xiàn)在寬頻帶范圍內(nèi)得到相等的相位延遲，以及如何利用這種寬波片組合成偏振控制器，絲毫不涉及寬帶波片相位延遲光譜特性的測量問題。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的就是為了解決上述問題，提供一種波片相位延遲光譜特性的測量裝置，它屬于非接觸測量，能夠在寬光譜范圍內(nèi)同時自動測量兩個未知波片相位延遲譜;使用方便高效，既可用于測量旋轉(zhuǎn)雙補(bǔ)償器式廣譜橢偏儀中兩個旋轉(zhuǎn)波片的相位延遲光譜特性，消除其定標(biāo)不準(zhǔn)確帶來的系統(tǒng)誤差；又可用于實(shí)際生產(chǎn)及研究工作中同時進(jìn)行兩個未知波片的相位延遲量光譜特性的直接定標(biāo)，并且測量結(jié)果不受光源和探測器光譜特性的影響。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：

一種波片相位延遲光譜特性的測量裝置，包括一個寬帶光源，其出射的多波長連續(xù)光依次通過準(zhǔn)直器、起偏器、第一待測波片、第二待測波片、檢偏器和分光器后，經(jīng)多波長光電探測器接收，接收后將數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)據(jù)傳輸給計算機(jī)，所述第一待測波片和第二待測波片安裝在手動控制的精密轉(zhuǎn)臺上。

一種波片相位延遲光譜特性的測量裝置，包括一個寬帶光源，其出射的多波長連續(xù)光依次通過準(zhǔn)直器、起偏器、第一待測波片、第二待測波片、檢偏器和分光器后，經(jīng)多波長光電探測器接收；所述第一待測波片和第二待測波片均與同一電機(jī)連接、或與兩個電機(jī)分別連接；所述多波長光電探測器接收的數(shù)據(jù)上傳到數(shù)據(jù)采集卡中，數(shù)據(jù)采集卡將數(shù)據(jù)傳輸給計算機(jī)，計算機(jī)連接電機(jī)。

所述光源為輸出特性穩(wěn)定的連續(xù)譜光源，該光源的光譜范圍能覆蓋待測波片的相位延遲光譜特性范圍。

所述準(zhǔn)直器采用由尾纖與自聚焦透鏡精確定位而成的光纖準(zhǔn)直器，用于將寬帶光源發(fā)出的光轉(zhuǎn)變成準(zhǔn)直光。

所述起偏器和檢偏器均采用二向色性起偏器或雙折射起偏器中的一種。