[發明專利]一種利用AOTF單色光測量寬波段波片性能的裝置及方法

在審

• 申請號: 201910850239.0
• 申請日: 2019-09-10
• 公開（公告）號: CN110631805A
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（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

本發明公開了一種利用AOTF單色光測量寬波段波片性能的裝置及方法，該裝置由波長可調諧單色光光源模塊、起偏器、待檢波片、檢偏器、能量探測組件組成，待檢波片位于起偏器與檢偏器中間，旋轉待檢波片導致出射光能量變化，通過測試出光能量的變化來準確標定波片相位延遲量。本發明的方法基于偏振光在器件中傳播的穆勒矩陣和斯托克斯矢量表示法，將待檢波片放置于兩片透光軸方向相同的檢偏器與檢偏器中間，通過旋轉波片測試出光能量的最大值與最小值，根據斯托克斯矢量法推導得出待測波片相位延遲角與出射能量最大值、最小值的對應關系，從而通過測量出射能量來準確快速標定待測波片的相位延遲量。

技術領域

本發明涉及波片參數的檢測及標定，具體涉及一種利用AOTF單色光測量寬波段波片性能的裝置及方法。它適用于偏振光學系統、橢圓偏振測量、激光技術等與偏振相關的測量與檢測領域。

背景技術

光是一種橫波，具有偏振的特性。根據光在偏振器件中傳播時偏振態發生改變的性質，人們能夠根據需要改變其偏振態。隨著對光的偏振性研究的加深,發現偏振具有廣泛的應用前景，因此偏振技術開始進入到實用化階段。偏振信息能夠進行對目標的探測，在氣象探測、地物遙感探測、水下空間探測、天文探測、醫學診斷、圖像處理和軍事應用等領域起到重要的作用；尤其在量子通信領域，利用光子的偏振態代替經典二進制碼(bit)承載編碼不同的信息，結合量子糾纏效應能夠實現量子密鑰的分發，達到量子保密通信的目的，如我國之前成功研制發射的墨子號量子通信衛星。所以，如何更好的應用光的偏振信息已經是一個熱門的科研方向，需要研究人員不斷研發改進，得到的研究成果也有很寬廣的應用領域。

波片是偏振光學領域中常用的光學元件，它是基于晶體雙折射特性制成的偏振光學器件,也稱相位延遲器。它能夠改變光的偏振態，具體原理是其能夠產生附加光程差(或相位差)，耦合到偏振光的兩個垂直分量上來改變光的偏振態，該光程差稱為波片的相位延遲量。常用的波片有1/4波片和1/2波片。波片的相位延遲特性不僅能夠改變光的偏振態，還可以應用到光纖通信、光彈力學、光波的偏振態檢查以及各種偏振光技術等領域，應用前景十分廣泛。目前使用比較廣泛的有塊狀波片和光纖波片，其中塊狀波片是通過將單軸晶體沿著光軸方向切制而成的厚度均勻的平行薄片。塊狀波片按制作工藝來分有真零級波片、多級波片、膠合零級波片和消色差波片。光纖波片則是由雙折射光纖為材料制成的，又分為應力雙折射光纖和幾何雙折射光纖。

為了檢測波片的延遲精度和效果，就需要對波片的相位延遲量進行測量。目前對波片相位延遲的檢測有光學補償法、移相法、電光晶體調制法及激光頻率分裂法等。專利號CN201810536990提供了一種波片面相位延遲量的檢測方法與裝置，利用ZYGO干涉儀測量波片的面相位延遲量，通過厚度來反演波片的相位延遲量，該方法為間接測量相位延遲量，其測試精度有限；專利CN201710229703提供了一種波片快慢軸檢測方法，該方法僅提供光軸的檢測方法，未涉及相位延遲的測量；專利CN201610029435提供了一種波片檢測裝置及方法，該方法能夠測量包括相位延遲量、快軸方位角、旋光角、快慢軸透過率幅值比角、退偏指數等參數，該方法測試過程過于復雜。

本發明從便于檢測和操作的角度出發，提出了一種基于偏振光在器件中傳播的穆勒矩陣和斯托克斯矢量表示法，將待檢波片放置于兩片透光軸方向相同的偏振片中間，僅僅通過旋轉波片測試出光能量的最大值與最小值，即可推導得出待測波片相位延遲角與出射能量最大值、最小值的對應關系，從而準確快速標定待測波片的相位延遲量。該方法在實際的生產加工和檢測過程中，可以滿足便捷和易于操作性的檢測要求。

發明內容

本發明的目的是提供一種利用AOTF單色光測量寬波段波片性能的裝置及方法，主要為了滿足實際的大規模生產加工過程中，對波片檢測方式的便捷和易于操作性的檢測要求。