[發明專利]光學器件相位延遲量的測量裝置及其測量方法

有效

• 申請號: 201710029641.3
• 申請日: 2017-01-16
• 公開（公告）號: CN106813901B
• 公開（公告）日: 2018-12-25
• 發明（設計）人: 鐘朝陽;劉源;周翠蕓;馬秀華;孟俊清;侯霞;陳衛標
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

一種光學器件相位延遲量的測量裝置及其測量方法，裝置主要包括雙頻He?Ne激光器、偏振分光鏡、半波片、45°高反鏡、偏振片、光電探測器。采用外差探測技術，線偏振光經過待測光學器件的快軸慢軸后分別與參考頻率光拍頻，使用光電探測器接收拍頻信號，比較拍頻信號的相位差，從而實現相位器件相位延遲量的精確測量。本發明可以測量光學器件任意波段的相位延遲量，具有結構簡單緊湊，使用方便，抗環境干擾能力強，易于集成、相位延遲量測量精確的特點。

技術領域

本發明涉及精密測量領域，特別是光學器件相位延遲量的測量裝置及其測量方法。

背景技術

半波片、四分之一波片等光學器件作為精密儀器的重要組成部分，在精密測量、激光技術等領域有重要的應用。其相位延遲量與標稱值是否一致對儀器性能影響較大，因此精確測量半波片、四分之一波片的相位延遲量具有重要的意義。

相位延遲器件通常采用具有雙折射效應的材料制作而成，其相位延遲量與2π(n_e-n_o)d/λ成正比，其中n_e、n_o為晶體材料中非常光與尋常光的折射率，d為波片厚度，λ為所使用的光波長。過往的許多專家、學者提出了不同的測量方案，專利號為ZL201320548522.6，實用新型名稱為”一種激光頻率法測量波片相位延遲的裝置”，利用波片放入激光諧振腔內可以產生激光頻率分裂的原理，使激光器的一個振蕩頻率變為兩個振蕩頻率，這兩個頻率之間的頻率差正比于波片的相位延遲。測量兩個分裂頻率的頻率差來得到波片相位延遲的大小。專利號為ZL201210073614.3，發明名稱為“一種測量光學器件相位延遲角度的方法”，利用橢圓偏振光通過不同相位延遲角度的光學器件時，其透射或反射偏振光的長軸方向會有所不同，通過測量透射或反射光的長軸方位角度來反推出待測器件的相位延遲量。

發明內容

本發明的目的在于提供一種光學器件相位延遲量的精確測量裝置。跟現有的測試方案不一樣的地方在于，直接探測線偏振光經過光學器件快軸、慢軸后的相位差，所探測的相位差即為光學器件的相位延遲量。該測量裝置可以測量光學器件任意波段的相位延遲量，具有結構簡單緊湊，使用方便，抗環境干擾能力強，易于集成、相位延遲量測量精確的特點。

本發明的技術解決方案如下：

一種光學器件相位延遲量的測量裝置，其特點在于：包括雙頻He-Ne激光器，在該雙頻He-Ne激光器發出的兩頻(f₁、f₂)激光方向是第一偏振分光鏡，其中水平偏振的f₁激光經過第一偏振分光鏡透射傳播，豎直偏振的f₂激光經過第一偏振分光鏡反射傳播，沿f₁光依次是第一半波片、第一45°高反鏡、第二偏振分光鏡、第二偏振片、第二光電探測器，沿f₂光依次是第二半波片、第二45°高反鏡、第二偏振分光鏡、第一偏振片、第一光電探測器，所述第一半波片的快軸安裝方向與水平面成22.5°夾角，所述第二半波片的快軸安裝方向與水平面成67.5°夾角，所述第一偏振片和第二偏振片的通光方向與水平面成45°夾角。

利用上述光學器件相位延遲量的測量裝置進行光學器件相位延遲量的測量方法，包括下列步驟：

1)將待測光學器件放置在所述的第一半波片至第二偏振分光鏡之間的光路中，并使所述的待測器件的快軸平行于水平面，慢軸垂直于水平面；

2)啟動所述的雙頻He-Ne激光器，所述的第一光電探測器和第二光電探測器分別獲得拍頻信號E₉，拍頻信號E₁₁如下：

E₉＝AB′cos[(ω₁-ω₂)t-(k₁-k₂)z-(φ₁-φ₂)-(Ф₁-Ф₂)-δ]