[發(fā)明專利]一種光彈調(diào)制器的任意峰值延遲量的校準(zhǔn)方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610025915.7
• 申請日: 2016-01-15
• 公開（公告）號: CN105675039A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱成鋼;陳儒;費(fèi)義艷
• 申請（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類號: G01D18/00
• 分類號: G01D18/00;G02F1/01
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于信號調(diào)制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及光彈調(diào)制器的任意峰值延遲量的校準(zhǔn)方 法。

背景技術(shù)

光彈調(diào)制器是一種基于光彈效應(yīng)的相位調(diào)制器件，具有通光孔徑大、全視場角大、 調(diào)制頻率高、使用波段寬、驅(qū)動(dòng)電壓低、功耗小等優(yōu)點(diǎn)，是偏振調(diào)制技術(shù)中的核心器件，在生 物物理、物理化學(xué)、晶體生長等領(lǐng)域有著極其廣泛的應(yīng)用。

精確校準(zhǔn)光彈調(diào)制器是獲得準(zhǔn)確測量的前提與基礎(chǔ)。校準(zhǔn)光彈調(diào)制器通常采用示 波器特征波形、基頻分量、二次諧波分量或直流分量為零或極值、單光子計(jì)數(shù)等方法（PEM- 100photoelasticmodulatorusermanual;AppliedOptics,15,1960,1976;Thin SolidFilms,455,78,2004.）。上述各個(gè)方法都是對單一的峰值延遲量進(jìn)行校準(zhǔn)，其中峰 值延遲量為π的整數(shù)倍時(shí)示波器上的波形是“平頭”或“平底”特征，峰值延遲量為2.405時(shí)直 流分量為零，峰值延遲量為1.841時(shí)基頻分量幅度最大，峰值延遲量為5.136時(shí)二次諧波分 量為零。對于單一峰值延遲量的校準(zhǔn)，如果在某些波段范圍內(nèi)光彈調(diào)制器能夠?qū)崿F(xiàn)的峰值 延遲量小于標(biāo)定時(shí)的峰值延遲量，則在此波段范圍內(nèi)無法校準(zhǔn)光彈調(diào)制器。另外，光強(qiáng)的波 動(dòng)也會(huì)嚴(yán)重影響校準(zhǔn)精度。復(fù)雜的單光子計(jì)數(shù)技術(shù)無法實(shí)用于光彈調(diào)制器的校準(zhǔn)。針對上 述各種標(biāo)定方法的不足,本發(fā)明提出一種在光彈調(diào)制器的整個(gè)工作區(qū)間內(nèi)精確校準(zhǔn)任意 峰位延遲量的新方法,其光學(xué)系統(tǒng)及信號處理簡單且校準(zhǔn)精度和入射光強(qiáng)、光學(xué)元件方位 角無關(guān),此外該方法無需相移器，非常適合于多波長、全范圍的光彈調(diào)制器的精確校準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種精確校準(zhǔn)光彈調(diào)制器任意峰值延遲量的新方法,適合 于多波長、全范圍的光彈調(diào)制器的精確校準(zhǔn)。

校準(zhǔn)原理如下：

當(dāng)方位角為0°的光彈調(diào)制器置于方位角分別為45°和-45°的起偏器和檢偏器之間時(shí)， 探測器上測量的光強(qiáng)隨時(shí)間的變化規(guī)律為：

（1）

其中，I₀是入射光強(qiáng)，是峰值延遲量，是光彈調(diào)制器對入射光的調(diào)制角頻率，是探測器上的信號隨時(shí)間的變化。示波器測量的輸出為數(shù)字波形，采用公式（1）對輸出波形進(jìn)行擬合就可以得到峰值延遲量。這個(gè)方法能夠用于精確校準(zhǔn)任意的峰值延遲量。

本發(fā)明提供的光彈調(diào)制器的校準(zhǔn)方法，具體步驟為：

（1）將光彈調(diào)制器設(shè)置于起偏器、檢偏器之間，入射光依次經(jīng)過起偏器、光彈調(diào)制器、檢 偏器，由探測器進(jìn)行測量；

（2）設(shè)置峰值延遲量，探測器上獲得相應(yīng)的波形；數(shù)值擬合波形信號獲得峰值延遲量的 實(shí)際值，并進(jìn)一步得到峰值延遲量設(shè)置值與實(shí)際值間的關(guān)系；

（3）根據(jù)設(shè)置值與實(shí)際值間的關(guān)系，計(jì)算獲得任意峰值延遲量所需的設(shè)置值。

本發(fā)明中，所述的起偏器和檢偏器為偏振棱鏡、散射型偏振器或二向色性線性偏 振器。

本發(fā)明中，所述的起偏器和檢偏器的透光軸與光彈調(diào)制器的振動(dòng)軸不重合。

本發(fā)明中，所述的入射光是激光、白熾燈、汞燈。

本發(fā)明中，所述的探測器是能夠輸出數(shù)字信號的測量儀器，包括示波器和數(shù)據(jù)采 集板。

本發(fā)明中，所述的光彈調(diào)制器和檢偏器中間，還可以放置引入固定相移的相移器。

本發(fā)明中，所述的相移器為泡克爾斯盒、克爾盒、液晶相位延遲器、波片、巴比涅補(bǔ) 償器、索雷補(bǔ)償器或貝雷克補(bǔ)償器。

附圖說明

圖1為校準(zhǔn)光彈調(diào)制器的光路圖。

圖2為峰值延遲量的設(shè)置值為2.513時(shí)的示波器波形（空心圓）和采用函數(shù)擬合（實(shí)線）得到的峰位延遲量為2.627。

圖3為峰值延遲量的設(shè)置值為3.142時(shí)的示波器波形（空心圓）和采用函數(shù)擬合（實(shí)線）得到的峰位延遲量為3.230。

圖4為峰值延遲量的設(shè)置值為4.398時(shí)的示波器波形（空心圓）和采用函數(shù)擬合（實(shí)線）得到的峰位延遲量為4.515。

圖5為峰值延遲量擬合值y與峰值延遲量設(shè)置值x間的線性關(guān)系為y=1.01*x+ 0.059。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明：

實(shí)施例1：

校準(zhǔn)光彈調(diào)制器的光路圖如圖1所示。