[发明专利]一种判断铁电液晶波片(FeLC)快慢轴方位的新方法

说明书

技术领域

本发明属于偏振光学检测技术领域，特别是一种适用于判断铁电液晶波片(FeLC)快慢轴方位的新方法。

背景技术

铁电液晶波片(FeLC)在低压控制下将以一定的调制角快速变换其快慢轴方位，从而实现对偏振态的调制，其作为重要的光电调制器件广泛应用于偏振光学、太阳磁场测量等研究领域。对于铁电液晶波片，表示质量的技术参量数量虽然没有统一要求，但是，快慢轴方向是必定要明确标识的技术参量之一。目前波片快慢轴方位的判断方法主要有迈克尔逊干涉法、旋转波片法、相位调制法、调制补偿法等，然而这些方法主要适用于快慢轴方位固定的波片。对于快慢轴方位快速变换的铁电液晶波片，传统的这些方法或者无法判断，或者操作非常复杂、测量精度低，不适于广泛推广。

本发明中设定快速变换的两个快轴方位的角平分线位置为其快慢轴参考方位，通过判断快慢轴参考方位代替判断其真实的快慢轴方位。而且，FeLC的参考方位在偏振测量中更有实际意义。本发明根据旋转波片法和相位调制法的基本原理，将待测FeLC置于椭偏场中，由偏振光学传输理论获得出射光强与FeLC快慢轴参考方位角之间的函数关系，通过测量FeLC调制后的两个出射光强是否相等判断其快慢轴的参考方位。该测量方法不依赖于FelC的相位延迟和调制角以及椭偏场中其他波片的相位延迟，测量方法简单易行且精度高，可以广泛应用于任意相位延迟的铁电液晶波片的快慢轴判断。

发明内容

本发明的目的是提供一种判断铁电液晶波片(FeLC)快慢轴方位的新方法，该方法可以判断任意相位延迟的铁电液晶波片的快慢轴方位。

为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：

一种判断铁电液晶波片(FeLC)快慢轴方位的新方法，测量结构主要包括光源1、干涉滤光片2、起偏器3、被测样品(FeLC)4、波片5、检偏器6、探测器7、示波器8和电压控制器9。该判断方法步骤如下：

1)起偏器3和检偏器6构成一个正交偏振干涉光路，此时由检偏器6输出端光强为零；

2)将波片5放入光路中，置于检偏器6之前，调整波片5使其快轴方位与起偏器的透射光轴夹角为45度，构成椭偏场；

3)将被测样品(FeLC)4置于起偏器3之后波片5之前，由电压控制器9控制输出电压，被测样品的快轴将以调制角Δ快速变换。设定变换的两个快轴方位的角平分线位置为被测样品的快轴参考方位θ，根据偏振光学传输理论得到两个出射光强I₁和I₂与系统各个偏振参数的关系如下：

I₁＝1-cos²(2θ+Δ)cosδ₁-sin²(2θ+Δ)cosδcosδ₁+sinδsinδ₁sin(2θ+Δ)(1)

I₂＝1-cos²(2θ-Δ)cosδ₁-sin²(2θ-Δ)cosδcosδ₁+sinδsinδ₁sin(2θ-Δ)(2)

I₁-I₂＝(cosδ-1)cosδ₁(cos²(2θ+Δ)-cos²(2θ-Δ))

+sinδsinδ₁(sin(2θ+Δ)-sin(2θ-Δ)) (3)

其中，δ1和δ分别为波片5和被测样品(FeLC)4的相位延迟。由(3)式可知，当θ＝±45°时，两个出射光强I1和I2相等。此时，被测样品(FeLC)4的快轴参考方位与起偏器透射光轴的夹角为45度；

4)旋转被测样品(FeLC)4，出射光强由探测器7接收并转化为电信号传送给示波器8，由示波器8观察输出的两个光强值的快速变化。当两光强相等时停止旋转，此时被测样品(FeLC)4的快轴参考方位与起偏器透射光轴的夹角为45度；

在上述的一种判断铁电液晶波片(FeLC)快慢轴方位的新方法中，所述的干涉滤光片2根据被测波长选择，带宽要求小于1nm；

在上述的一种判断铁电液晶波片(FeLC)快慢轴方位的新方法中，所述的波片5为云母或石英或其他材料的波片，其快轴方位固定且相位延迟可以是除0度和180度以外的任意延迟；

综上所述，本发明的优点在于：