[發明專利]一種波片檢測裝置及方法

有效

• 申請號: 201610029435.8
• 申請日: 2016-01-17
• 公開（公告）號: CN105628343B
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發明（設計）人: 劉世元;張傳維;谷洪剛
• 申請（專利權）人: 武漢光電工業技術研究院有限公司
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了波片檢測裝置，該裝置包括光源、起偏臂、用于放置待檢測波片的樣品臺、檢偏臂和探測器；所述起偏臂、待檢測波片和檢偏臂的中心在同一條直線上，光源發出的光經過起偏臂起偏和調制后得到調制偏振光，調制偏振光經過待檢測波片耦合波片的信息后經檢偏臂后調制和檢偏，最后被探測器接收。本發明利用穆勒矩陣建立波片特征參數與穆勒矩陣元素之間的關系，采用穆勒矩陣橢偏儀測量待檢測波片的穆勒矩陣光譜數據，進一步獲得待檢測波片的特征參數光譜數據。本發明能夠在一次測量中獲得任意波片的所有特征參數光譜數據，包括相位延遲量、快軸方位角、旋光角、快慢軸透過率幅值比角、退偏指數。

技術領域

本發明屬于光學元件檢測領域，更具體地，涉及一種波片檢測裝置及方法。

背景技術

波片是光學儀器設計與光學測量領域中常用的光學元件，它能夠使得偏振光的兩個垂直分量產生附加光程差(或相位差)，該光程差稱為波片的相位延遲量。波片的相位延遲特性可用于改變光波的偏振態(例如從線偏振光變成圓偏振光，從橢圓偏振光變成線偏振光等)，或者檢查光波的偏振態。波片通常由雙折射晶體制作而成，常用的雙折射晶體包括云母、石膏、氟化鎂、藍寶石、結晶石英等。

波片的光學特性包括相位延遲量、快軸方位角、旋光角、二向色性、退偏指數等，這些光學特性都會影響光學系統的性能，在實際使用過程中，需要對波片的光學特性進行精確的檢測和標定。

目前，波片的檢測和標定技術有很多種，包括干涉法、激光頻率分裂法、相位比較法、相位補償法、光譜法和時域法等。這些現有技術能夠對波片的某些光學特性參數進行精確的檢測和標定，但存在著以下幾個方面的不足：(1)現有技術通常只能表征波片的一個或兩個特征參數，如相位延遲量或快軸方位角，而難以對波片進行全面的檢測和表征；(2)有些技術通常只能給出波片某個波長點的參數，然后利用材料的色散方程，計算得到其他波長的參數值，或通過掃描波長給出波片的光譜數據，也難以在一次測量中直接檢測出波片的光譜參數；(3)一些技術檢測精度很高，如激光頻率分裂法(現在波片相位延遲量檢測的國標即是基于這種方法)，但檢測過程和數據處理都較為復雜，對操作人員技術要求較高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種波片檢測裝置及方法，該方法利用穆勒矩陣表征波片光學特性，通過建立波片的等效模型，將任意波片等效為一個具有二向色衰減特性的相位延遲器、一個旋光器和一個退偏器組成的級聯系統，用相位延遲量δ、快軸方位角θ、快慢軸透過率幅值比角ψ、旋光角ρ以及退偏指數D五個參數表征。該發明裝置利用穆勒矩陣橢偏儀能夠給出波片的穆勒矩陣光譜，因而該方法及其裝置可以在一次測量中可以獲得任意波片所有五個特征參數光譜，且該方法及其裝置操作容易、數據處理簡單。

實現本發明目的采用的技術方案是一種波片檢測裝置，該裝置包括光源、起偏臂、用于放置待檢測波片的樣品臺、檢偏臂和探測器；所述起偏臂、待檢測波片和檢偏臂的中心在同一條直線上，光源發出的光經過起偏臂起偏和調制后得到調制偏振光，調制偏振光經過待檢測波片耦合波片的信息后經檢偏臂后調制和檢偏，最后被探測器接收。

通過上述波片檢測裝置實現波片檢測的方法，包括以下步驟：

S100、打開光源，調整起偏臂和檢偏臂，使其中心在同一條直線上；

S200、將待檢測波片放置在樣品臺上，調整樣品臺的高度及方位，保證放于樣品臺上待檢測波片的中心與檢偏臂和檢偏臂的中心在同一條直線上，光源的光束垂直入射到待檢測波片，并且光束光斑能夠全部通過待檢測波片；

S300、利用探測器測量待檢測波片的穆勒矩陣光譜Mc，待檢測波片在波長為λ時的測量穆勒矩陣Mc(λ)為：