[發(fā)明專利]一種利用AOTF單色光測量寬波段波片性能的裝置及方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201910850239.0
• 申請日: 2019-09-10
• 公開（公告）號: CN110631805A
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發(fā)明（設計）人: 何志平;吳金才;竇永昊;王天洪;舒嶸
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 31311 上海滬慧律師事務所
• 代理人: 郭英

1.一種利用AOTF單色光測量寬波段波片性能的裝置，包括波長可調(diào)諧單色光光源模塊(1)、帶旋轉結構的待測波片(2)、檢偏器(3)和能量探測組件(4)，其特征在于：

所述的波長可調(diào)諧單色光光源模塊(1)由光纖輸出的寬光譜光源(1-1)、準直透鏡(1-2)、聲光可調(diào)濾光器(1-3)、遮光板(1-4)組成。測試時光纖輸出的寬光譜光源(1-1)出射的光經(jīng)過準直透鏡(1-2)后成為平行光，入射到射頻可調(diào)的聲光可調(diào)濾光器(1-3)，出射光會產(chǎn)生對應波長的衍射光，利用遮光板(1-4)遮擋負1級衍射光及零級光，所產(chǎn)生的正1級衍射光經(jīng)過帶旋轉結構的待測波片(2)、檢偏器(3)后，被能量探測組件(4)檢測，通過旋轉帶旋轉結構的待測波片(2)來改變出射光的偏振狀態(tài)，從而導致能量探測組件(4)探測到光的能量變化，通過能量變化情況來準確快速標定帶旋轉結構的待測波片(2)的相位延遲量；通過波長可調(diào)諧單色光光源模塊(1)來改變出射光的波長，從而獲取寬波段波片的相位延遲量。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種利用AOTF單色光測量寬波段波片性能的裝置，其特征在于：所述的波長可調(diào)諧單色光光源模塊(1)、檢偏器(3)的波長范圍需要與帶旋轉結構的待測波片(2)相適應。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種利用AOTF單色光測量寬波段波片性能的裝置，其特征在于：所述的檢偏器(3)為帶旋轉結構的偏振片，偏振片的使用波長范圍需要覆蓋帶旋轉結構的待測波片(2)的波長，同時該波段偏振消光比優(yōu)于5000：1。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種利用AOTF單色光測量寬波段波片性能的裝置，其特征在于：所述的能量探測組件(4)所測量波長范圍覆蓋帶旋轉結構的待測波片(2)測試波長范圍。

5.一種基于權利要求1所述一種利用AOTF單色光測量寬波段波片性能的裝置的相位延遲量測量方法，其特征包括以下步驟：

1)固定波長可調(diào)諧單色光光源模塊(1)和能量探測組件(4)，光纖輸出的寬光譜光源(1-1)出射的光經(jīng)過準直透鏡(1-2)后成為平行光，入射到射頻可調(diào)的聲光可調(diào)濾光器(1-3)，開啟射頻后輸出波長為λ_i的衍射光，利用遮光板(1-4)遮擋負1級衍射光及零級光，所產(chǎn)生的正1級衍射光被能量探測組件(4)接收,由于輸出的正1級衍射光為水平方向線偏光,此時輸出波長為λ_i的衍射光的偏振態(tài)由斯托克斯矢量表示為；

2)將檢偏器(3)放置于波長可調(diào)諧單色光光源模塊(1)與能量探測組件(4)之間,通過旋轉檢偏器(3)使得探測到的能量最小，此時檢偏器(3)所處的透光軸角度與出射光偏振方向正交，再將檢偏器(3)旋轉90度，此時起偏器(3)的透光軸角度為0，呈水平方向。檢偏器(3)的穆勒矩陣M₃可以表示為：

3)將帶旋轉結構的待測波片(2)放置于波長可調(diào)諧單色光光源模塊(1)與檢偏器(3)中間,通過調(diào)節(jié)帶旋轉結構的待測波片(3)的位置和角度,使得波長可調(diào)諧單色光光源模塊(1)的出射光經(jīng)過帶旋轉結構的待測波片(2)中心垂直入射,假設帶旋轉結構的待測波片(2)對應于波長λ_i的相位延遲為此時帶旋轉結構的待測波片(2)快軸所處角度為θ，其中θ是帶旋轉結構的待測波片(2)快軸與水平方向的夾角。則帶旋轉結構的待測波片(2)的穆勒矩陣M₂可以表示為：

4)波長可調(diào)諧單色光光源模塊(1)產(chǎn)生的波長為λ_i的光,依次經(jīng)過帶旋轉結構的待測波片(2)、檢偏器(3)后,被能量探測組件(4)探測,最終的出射光偏振態(tài)可以表示為：

通過計算可知：

5)由最終的出射光偏振態(tài)可知，出射光的能量E可以表示為：

通過旋轉帶旋轉結構的待測波片(2)，旋轉過程中通過能量探測組件(4)探測出的能量最大值E_max和最小值E_min，其輸出值滿足：

則：

6)改變聲光可調(diào)濾光器(1-3)的射頻驅動，使得波長可調(diào)諧單色光光源模塊(1)依次輸出不同的波長λ_i，并重復步驟5)，最終可以得到帶旋轉結構的待測波片(2)在不同波長下對應的相位延遲量，從而帶旋轉結構的待測波片(2)獲取寬譜段范圍內(nèi)的相位延遲δ(λ)，其中相位延遲量δ是波長λ的函數(shù)，波長λ為其自變量。