[發明專利]一種液晶可變相位延遲器偏振特性檢測方法及系統

有效

• 申請號: 201810234620.X
• 申請日: 2018-03-21
• 公開（公告）號: CN108534993B
• 公開（公告）日: 2020-01-21
• 發明（設計）人: 谷洪剛;韋鵬;劉世元;宋寶坤
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 42201 華中科技大學專利中心
• 代理人: 李智;曹葆青

本發明公開了一種LCVR偏振特性檢測方法及系統，屬于光學元件檢測領域。該方法利用穆勒矩陣描述LCVR，建立LCVR特征參數與穆勒矩陣元素之間的關系，該系統采用穆勒矩陣橢偏儀測量待檢測LCVR的穆勒矩陣隨電壓變化的曲線，從而根據電壓求解得到LCVR的相位延遲量、快軸方位角，進一步獲得待檢測LCVR隨電壓變化的特征參數曲線。本發明所提供LCVR偏振特性檢測方法及系統相比于現有LCVR偏振特性檢測技術的優勢在于，可以在一次測量中獲得任意LCVR的相位延遲量、快軸方位角隨電壓變化的特征參數曲線。

技術領域

本發明屬于光學元件檢測領域，更具體地，涉及一種液晶可變相位延遲器的偏振特性檢測方法及系統。

背景技術

液晶是具有晶體各向異性性質的液態物質，分子的排列不像晶體結構那樣牢固，易受電場、磁場等外部條件作用而重新排列，這導致液晶具有電控雙折射效應，尤其是向列相液晶，這種特性表現得尤為明顯。利用這種特性可以將液晶加工成各種各樣的電控光學器件，如液晶可變相位延遲器(liquid crystal variable retarder,LCVR)、液晶空間光調制器等。其中LCVR產生的相位延遲量受電壓控制，無須機械轉動，而且響應時間快，可達到毫秒數量級。同時與傳統的電光晶體器件相比，LCVR具有工作電壓低、功耗小、成本低、雙折射率大和器件制造容易等優點。因而在液晶顯示、信息處理、光通信等方面都具有廣泛的應用，例如制造波片式偏振控制器、液晶調諧濾光片等。

LCVR的偏振特性包括相位延遲量、快軸方位角等，這些偏振特性都會影響偏振光學系統的性能，在實際使用過程中，需要對LCVR的偏振特性進行精確的檢測和標定。LCVR偏振特性的檢測和標定技術有很多種，包括光譜法、分束差動測量法、補償法、偏振干涉法等。現有技術雖然能夠對LCVR的某些偏振特性參數進行精確的檢測和標定，但普遍存在著以下不足：

(1)現有技術通常只能表征LCVR的一個參數，通常是相位延遲量，難以對相位延遲量、快軸方位角同時進行檢測和標定；如CN101464576A的第一種測量模式，是在垂直入射的情況下進行測量，此時方位角必須設定為45度，而且只能得到相位延遲量；

(2)現有技術通常要求被檢測LCVR快軸垂直或平行于測量系統中的某個元器件；

(3)一些技術檢測精度很高，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；如CN101464576A的第二種測量模式，第二種是非垂直測量模式，至少需要通過三次測量才可以得到相位延遲量和快軸方位角信息，且數據處理復雜、處理量大，需要不斷調整起偏器和檢偏器的光軸角度，操作繁瑣。

(4)一些方法對檢測系統中的某些元器件有嚴格的位置要求，當變更實驗參數時不可避免地需要調整這些元器件的位姿，引入了更多的系統誤差，導致測量精度難以提高。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明的目的之一在于提供一種液晶可變相位延遲器偏振特性的檢測方法，利用穆勒矩陣表征LCVR偏振特征參數，通過建立LCVR的等效模型，得到相位延遲量δ、快軸方位角θ兩個參數的方程組，進而通過一次測量求解出δ和θ。

為了實現上述目的，本發明提供了一種液晶可變相位延遲器的偏振特性檢測方法，其特征在于，包括如下步驟：

第1步：將待檢測LCVR兩端的驅動電壓調到0V；將待檢測LCVR放置在穆勒矩陣橢偏儀的樣品臺上，調整待檢測LCVR、穆勒矩陣橢偏儀的起偏臂和檢偏臂的位姿，使待檢測LCVR的中心與穆勒矩陣橢偏儀的起偏臂和檢偏臂的中心線共線，光束垂直入射到待檢測LCVR，并且光束光斑能夠全部通過待檢測LCVR；

第2步：測量待檢測LCVR在電壓為U時測得的穆勒矩陣M_c(U)：

其中，

Γ為所要檢測LCVR特征參數的電壓變化范圍，