[发明专利]四分之一波片相位延迟量的测量装置和测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及偏振测量技术领域，特别是一种四分之一波片相位延迟量的测量装置和测量方法。

技术背景

波片在偏振照明、生物检测、光学检测等领域具有广泛的应用。四分之一波片是必不可少的一类偏振器件，常常和线起偏器配合使用产生圆偏振光。相位延迟量是四分之一波片的重要参数，为了提高偏振光学系统的性能，需要精确测量偏振光学系统中四分之一波片的相位延迟量。

在先技术[1](Baoliang Wang, Linear birefringence measurement instrument using two photoelastic modulators, Opt. Eng. 41(5), 981-987, 2002)描述了用两个光弹调制器来测量相位延迟量的方法。该系统包含一个He-Ne激光器，一个起偏器，两个调制频率不同的光弹调制器，一个检偏器，一个光电探测器。样品放置于两个光弹调制器之间，用锁相放大器来分析探测器信号，最后用计算机程序来计算相位延迟量和快轴方位角。这种方法使用光弹调制器，可以提高测量精度。但是该方法使用两个调制频率不同的光弹调制器和锁相频率不同的锁相放大器，装置复杂，操作不便。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种四分之一波片相位延迟量的测量装置和测量方法。该装置和方法只需用到一个光弹调制器即可测量四分之一波片的相位延迟量，装置简单，结构紧凑；只需要一个锁相放大器，数据处理电路简洁，操作方便。

本发明的技术解决方案：

一种四分之一波片相位延迟量的测量装置，其特点在于该装置由准直光源、圆起偏器、光弹调制器、圆检偏器、光电探测器、光弹控制器、锁相放大器和计算机组成。上述元部件的位置关系如下：

沿所述的准直光源出射的光束前进方向依次是所述的圆起偏器、光弹调制器、圆检偏器和光电探测器。在所述的光弹调制器和圆检偏器之间设置待测波片的插口。所述的光弹控制器的第一输出端接所述的光弹调制器的控制端，光弹控制器的第二输出端接锁相放大器的参考信号输入端，所述的光电探测器的输出端接所述的锁相放大器的信号输入端，锁相放大器的信号输出端通过串口接入所述的计算机。该计算机安装有与所述的锁相放大器配套的Signaloc2100数据采集程序，该Signaloc2100数据采集程序用于采集锁相放大器输出信号的直流分量和二次谐波分量。

所述的圆检偏器由四分之一波片和线检偏器组成，四分之一波片的快轴方位角和线检偏器的透振方向成45°夹角。

所述的光弹控制器通过输入面板设定光弹调制器的峰值延迟量、调制频率和工作波长。

利用所述的四分之一波片相位延迟量的测量装置测量待测四分之一波片相位延迟量的方法，其特征在于该方法包括下列步骤：

①将待测波片插入所述的光弹调制器和圆检偏器之间；

②所述的光弹控制器通过输入面板设定光弹调制器的峰值相位延迟量为2.405rad，所述的光电探测器记录从圆检偏器出射的光束光强并转变为电信号，该电信号输出至所述的锁相放大器的信号输入端，所述的光弹控制器输出端与锁相放大器的参考信号端相连，锁相放大器的输出信号包含二次谐波分量V_2f和直流分量V_DC，锁相放大器的输出信号通过串口输入计算机;

③所述的计算机通过Signaloc2100数据采集程序采集所述的锁相放大器输出信号的二次谐波分量V_2f和直流分量V_DC，并进行下列计算：

δ=arccos(V2f2VDCJ2(Δ0))]]>

得到待测波片的相位延迟量δ。

与在先技术相比，本发明的技术效果如下：