[发明专利]测量PBS偏振膜面偏向角度的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种测量PBS偏振膜面偏向角度的装置及方法。

背景技术

PBS是偏振分光棱镜的简称，PBS由两个直角三角棱镜组合构成，其中在两个直角三角棱镜的胶合面上镀有特定波长的偏振膜，以便能够使入射光分为P光和S光分别进行传播。

在通常情况下，胶合面和棱镜底面之间成45°，如果胶合面与棱镜底面之间的实际夹角有所偏差，则入射光相对于胶合面的入射角就不在偏振膜的布儒斯特角上，由此必然会大大降低通过晶体后P光和S光的比值，在通常情况下，当掺杂有大量S光的P光通过PBS晶体后，晶体本身作用就降低了。此外，在激光器量化生产中，相应的PBS的位置由机架件固定，如果PBS镀膜面偏向角度超过公差，则会引起S光偏转出激光器设计孔位的问题，如果传播距离较长，必然会产生光偏出镜架所能调节范围的情况，由此将对工业化生产产生很大的不便，因此，准确测量PBS偏振膜面和底面(或者水平面)之间的角度显得尤为重要。

目前还没有测量成品PBS晶体内部胶合面偏向角的方案。其最原始的测量方法是在两个三角棱镜没有胶合之前，测量每个三角棱镜的角度，这样斜面和底面之间的夹角可以近似的认为是晶体内部胶合面的偏向角。但是，晶体在镀膜胶合后，可能由于工艺等问题，胶合缝之间会引起误差，使得偏向角度有所改变，由此测量得到的PBS偏振膜面与底面之间的偏向角度并不准确。当偏向角相差很大时，会造成偏振光偏振态不纯的现象，大大影响激光器的出光质量，同时，还会引起指向的偏差，大大降低工业化激光器生产中的生产效率。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种测量PBS偏振膜面偏向角度的装置及方法，旨在提高PBS偏振膜面偏向角度的测量精度，进一步提高工业化生成效率。

为了达到上述目的，本发明提出一种测量PBS偏振膜面偏向角度的装置，包括：

带有PBS托架的工装支架，所述PBS托架用于放置PBS；

反射镜，设置在工装支架底部且位于PBS正下方；

成像单元，与PBS对应设置；

显像单元，与成像单元对应设置；

角度调节单元，设置在工装支架上，包括分别对反射镜及PBS托架进行角度调节的第一二维俯仰调节架和第二二维俯仰调节架；

动力单元，包括设置在工装支架上用于调节PBS托架高度的升降步进电机以及与显像单元连接用于调整显像单元位置的成像步进电机；

控制单元，用于连接和控制角度调节单元与动力单元，当入射光射向成像单元时，入射光通过在成像单元、PBS以及反射镜中不同的光传播方向而在显像单元上显示出若干亮点，控制单元调整所述反射镜对应的第一二维俯仰调节架的二维角度使所述亮点中最亮的两个亮点重合，得到PBS偏振膜面相对于入射面的偏向角。

优选地，所述成像单元包括第一分束镜、第二分束镜和凸透镜，入射光的其中一部分依次通过第一分束镜、第二分束镜和凸透镜并在显像单元上形成最亮点。

优选地，所述显像单元包括CCD相机。

优选地，所述反射镜采用银镜，所述第一二维俯仰调节架位于所述银镜下方。

优选地，所述装置还包括分析单元，所述分析单元用于分析亮点重合状态。

优选地，所述PBS托架上位于所述PBS正下方设有通光孔。

优选地，所述第一分束镜为1∶1分束镜；所述第二分束镜为1∶9分束镜。

优选地，所述凸透镜焦距f＝150mm；所述银镜的表面形变小于1/6λ。

优选地，所述CCD相机前放置有衰减片。

优选地，所述反射镜和PBS托架采用电子水平仪反馈其水平状态，并由控制单元依靠反馈信号控制第一二维俯仰调节架和第二二维俯仰调节架分别对所述反射镜和PBS托架进行调整。

本发明还提出一种测量PBS偏振膜面偏向角度的方法，包括以下步骤：

启动控制单元，由控制单元控制升降步进电机将PBS托架调节至预定高度；

根据电子水平仪反馈的信号由控制单元控制第一二维俯仰调节架以及第二二维俯仰调节架分别使反射镜和PBS托架保持水平；

将入射光照射于成像单元的第一分束镜，所述入射光通过在第一分束镜、第二分束镜、凸透镜、PBS以及反射镜中不同的光传播方向而在CCD相机上成像多个亮点，所述各亮点显示在分析单元上；

分析单元计算各亮点的灰度值，选取灰度值最大和次大的两个亮点；