[發明專利]Z掃描光學偏振度測量裝置和測量方法

有效

• 申請號: 201510280657.2
• 申請日: 2015-05-28
• 公開（公告）號: CN104848944B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發明（設計）人: 焦新兵;薛松;孫榕;解佳欣
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G01J4/00
• 分類號: G01J4/00
• 代理公司: 上海脫穎律師事務所31259
• 代理人: 脫穎

技術領域

本發明涉及一種Z掃描光學偏振度測量裝置和測量方法，屬于光學傳感器研究領域，本技術可用于設計光學電流傳感器的結構。

背景技術

光學電流傳感器具有絕緣性能好、抗電磁干擾能力強、造價低、動態測量范圍大、暫態響應范圍大、測量精度高、頻率響應范圍寬、不存在磁飽和、無鐵磁諧振、體積小、重量輕等優良性能，是智能電網中理想的電流檢測設備。而光學電流傳感器可以通過檢測入射偏振光法拉第旋轉角度變化來間接實現電流的檢測。優化設計光學電流傳感器結構有利于提高傳感器的性能、并降低研制成本。激光Z掃描技術最先是由SheikBahae等人提出來的，Z掃描技術因其靈敏度高,實驗設備構造簡單,數據處理簡單方便而被廣泛應用于光學傳感器結構設計。

目前，優化光學電流傳感器結構只局限于改變光源參數或傳感材料的類型，未完全涉及到利用偏振度來設計光路結構。通過Z掃描技術來測量激光偏振度與樣片Z軸位置之間關系，有利于優化設計光學電流傳感器結構。

發明內容

本發明是為了優化設計傳感器結構而進行的，目的在于提供一種Z掃描光學偏振度測量裝置和測量方法，該裝置可以測一種波段的激光或者兩種波段合成光透過敏感材料偏振度，同時該裝置可以同時檢測兩個或更多的樣片。

本發明的技術解決方案如下：

一方面，本發明提供了一種用于Z掃描的光學偏振度測量裝置，其特征在于，其構成包括：光源單元，該光源單元包括第一激光器、第二激光器和信號發生器，其能夠產生不同波段的激光；二向色分束器，其能夠為從光源單元入射的不同波段的入射光提供不同的分束比；薄膜樣片測試單元，該薄膜樣片測試單元包括第一非偏振分束器和第二非偏振分束器以及第一樣片控制臺和第二樣片控制臺，其中第一非偏振分束器和第二非偏振分束器分別與第一樣片控制臺和第二樣片控制臺連接，第一樣片控制臺和第二樣片控制臺分別連接到第二聚焦透鏡和第一探測頭以及第三聚焦透鏡和第探二測頭，所述第一樣片控制臺包括第一夾具、第一樣片和第一控制平臺，第二樣片控制臺包括第二夾具、第二樣片和第二控制平臺，來自二向色分束器的光進入第一非偏振分束器而分為兩束光，透射的光進入第一樣片，反射的光進入第二非偏振分束器；以及偏振儀，其中，第一非偏振分束器和第二非偏振分束器將光束一分為二，其中分出來的兩束光偏振度相同，其中，由光源單元產生的激光經由主光路到達薄膜樣片測試單元，通過所述薄膜樣片測試單元的光利用偏振儀并借助計算機而在軟件界面上顯示以計算出樣片對光的偏振度。

進一步地，第一激光器輸出激光的主光路、第二激光器和第一激光器同時輸出激光的主光路，沿所述的第一激光器輸出激光的主光軸方向上依次具有第一光纖、第一準直器、二向色分束器、第一聚焦透鏡、薄膜樣片測試單元、第四聚焦透鏡、第三探測頭、偏振儀和計算機；所述的第二激光器和第一激光器同時輸出激光的光路上具有第二激光器、第二光纖和第一準直器，來自第一準直器的光入射到二向色分束器，其后續光路與第一激光器輸出激光的主光路相同。

進一步地，第一樣片和第二樣片分別固定在第一控制平臺和第二控制平臺，控制平臺由計算機控制，在計算機的控制下，樣片能夠在平行于光路的平臺Z軸移動。

進一步地，連接激光器與準直器的分別是第一光纖和第二光纖，兩者均是保偏光纖。

進一步地，準直器與的內部包含凸透鏡，以將激光變成平行光，從而使光最大效率的輸出。

進一步地，利用非偏振分束器分出來的光作為參考光，即第四聚焦透鏡和第三探測頭構成了測量參考光偏振度的一個模塊單元。

進一步地，探測頭即第一探測頭、第二探測頭、第三探測頭與偏振儀中的對應讀出卡構成了自由空間偏振檢測。