[发明专利]一种用于复合波片光轴对准的装夹装置

说明书

技术领域

本发明属于光学仪器元件设计制造领域，具体涉及一种用于复合波片光轴对准的装夹装置，它适用于在对复合波片中两片或多片晶片的光轴进行精确对准与标定时各晶片的夹持与运动控制。

背景技术

波片(也可以称为晶片。本发明中我们称由两片或多片晶片组成的波片为复合波片，而称组成复合波片的单片波片为晶片，以示区别。在不做特别区别时，将复合波片和晶片统称为波片。)是光学仪器设计与光学测量领域中常用的光学元件，它能够使偏振光的两个垂直分量产生附加光程差(或相位差)，从而可用于改变光波的偏振态(例如从线偏振光变成圆偏振光，从椭圆偏振光变成线偏振光等)，或者检查光波的偏振态。制作波片的材料通常有云母、石膏、氟化镁、蓝宝石、结晶石英等单轴或双轴晶体。复合波片是由若干片晶片组合而成，且各晶片的光轴互成一定的角度。其中，由两片或多片相同材料的晶片构成的复合波片可用于改善波片的精度，称为非消色差复合波片；而由不同种材料的两片或多片波片组合而成的复合波片可用于消除波片本身的色差，称为消色差复合波片。复合波片的这种改善波片精度及消除波片本身色差的性能是单片晶片所不能达到的，因此使得复合波片在光学仪器设计与光学测量中获得了广泛的应用，如用于制作旋转补偿器等。在实际应用中，为了保证复合波片的总相位延迟精度以及仪器测量的精度，往往要求组成复合波片的各片晶片的光轴严格对准标定。

从一些波片生产公司来看，实际生产应用中对于复合波片的对准多采用手动方式凭经验进行对准，即首先固定其中的一片晶片，然后手动转动另外一片晶片，通过肉眼比较复合波片的实际相位延迟与理想相位延迟之间的差别。当复合波片的实际相位延迟与理想相位延迟之间的差别达到可以接受的程度即认为复合波片已经对准完毕。对于由多片晶片组成的复合波片，可以首先将组成复合波片中的两片晶片进行对准，然后将已对准的由两片晶片组成的复合波片看作一片晶片再与其他晶片依次进行对准。这种手动对准方式，虽然操作过程相对简单，对准精度不高，对于一般应用场合能够满足对复合波片性能要求，但是对于一些对复合波片对准精度要求较高的应用场合(如用作旋转补偿器)往往难以满足测量的精度要求。

美国宾夕法尼亚州立大学的柯林斯等人(R.W.Collins et al.，J.Opt.Soc.Am.A，Vol.18，PP.1980-1985，2001)提出了一种自动的复合波片光轴对准方法，该方法将待对准复合波片安装在一高精度旋转台上，然后将高精度旋转台置于旋转检偏器式椭偏仪的样品台上，并将旋转检偏器式椭偏仪的起偏臂和检偏臂对打以测量偏振光透过复合波片之后的振幅比值。在对准过程中，由高精度旋转台来控制晶片的转动，通过观察椭偏仪所测得的偏振光透过复合波片之后振幅比值高频振动幅值的大小来实现复合波片的对准。

关于波片夹持方面的研究已经有很多，但在复合波片对准与标定过程中，波片的夹持与普通夹持有较大的区别，这方面的研究较少。至于复合波片对准运动控制方面的研究就更少见诸报道。柯林斯等人的对准方法提供了一种复合波片精确对准的方法，但并没有对波片的夹持及其运动控制展开详细的叙述。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于复合波片光轴对准的装夹装置，可用于复合波片光轴精确对准过程中对各晶片的夹持及运动控制。

本发明提供的一种用于复合波片光轴对准的装夹装置，其特征在于，该装置包括电控旋转台、固定波片卡盘和旋转波片卡盘；

波片支架安装在电控旋转台，固定波片卡盘与电控旋转台基座连在一起，旋转波片卡盘与电控旋转台转盘连在一起，使用时，将安装有晶片的波片支架安装在固定波片卡盘和旋转波片卡盘上。

本发明提供的装夹装置可以实现在对复合波片光轴进行高精度对准时，对组成复合波片的各晶片进行夹持，并保证不同晶片间能产生高精度高分辨率的相对转动。

具体而言，本发明具有以下技术特点：

(1)在将晶片放入支架的过程中要注意，不要划伤晶片表面，晶片与支架之间不能产生相对运动。晶片与支架安装好之后，将其中一片晶片及其支架放入固定波片卡盘的波片放置台上，另外一片晶片及其支架放入到旋转波片卡盘的波片放置台上；

(2)旋转台与步进电机、控制器要配套使用。由于复合波动光轴的对准精度取决于电控旋转台步进电机的旋转精度和分辨率，因此应用中要选择旋转分辨率不低于所要求的复合波片对准精度的步进电机和控制器；