[实用新型]波片相位延迟光谱特性的测量装置

说明书

技术领域

本实用新型属于偏振光学检测领域，特别是一种波片相位延迟光谱特性的测量装置。

背景技术

波片常用作椭偏测量或光学测量中光信号偏振态的变换器件。波片的相位延迟误差会对测量结果产生很大的影响。因此，在制作和使用波片的过程中，经常需要精确测量波片的相位延迟光谱特性。例如在旋转双补偿器式广谱椭偏仪（PCSCA型椭偏仪）中，两个补偿器C1、C2延迟量的精确定标是实现高精度测量的前提，两个旋转补偿器的工作波长范围对整机特性有重要影响。

众所周知，虽然PCSCA型椭偏仪中的旋转补偿器C1和C2设计为宽带1/4波片，但实际的宽带1/4波片在所考虑的带宽范围内，其相位延迟量并不总是严格的90°，而是有一定的误差范围；以氟化镁复合的零级波片为例，在光谱范围为200～1000nm时，该波片的相位延迟量就在60°～130°范围内起伏变化。

在PCSCA型椭偏仪的设计制造过程中，首先需要进行的步骤就是对其中的两个补偿器C1和C2进行定标和自校准，即准确测定两个补偿器在每个波长处的相位延迟，以消除光谱仪接收端定标不准确带来的系统误差。通常采用的定标方式如文献[R.W.Collins and J.Koh,J.Opt.Soc.Am.A,16,1997(1999)]所述，即首先测量CCD像元的输出光电流，然后对其做傅立叶分析，分别求解其中的各个傅立叶系数，然后套用一定的公式求得椭偏仪中各补偿器的相位延迟量。

但是，该方案受所用傅立叶变换分析仪的测量波长范围限制（该仪器通常应用在红外波段），误差来源多且求解过程相对复杂。当然也可以采用其它的仪器（如其它商用椭偏仪）对旋转双补偿器式椭偏仪的两个补偿器分别进行测量，然后再进行装配，这种方案的最大问题是补偿器的相位延迟谱特性受所用椭偏仪的测量光谱范围制约，而且过程更为复杂。

测量波片相位延迟的方法有很多种，但往往只适用于测量某一特定单色波长下的波片相位延迟量，不能同时测量多波长情况下波片的相位延迟光谱特性。而有的测量方法，能够、但只能够测量单个波片的相位延迟光谱特性，不能同时测量两个待测波片的相位延迟光谱特性。

中国专利CN1743796和CN100340838C等虽然均能够一次同时读取多波长的测量数据，但无法同时测量两个波片的相位延迟光谱特性。

中国专利CN1632501、CN201032473Y和CN102589850A等的方法还需要通过单色仪每次选择单个波长，进行单个待测波片的特性测量，在要求测量的易操作性、以及测量速度的场合更为受限。

中国专利（申请号：201110344206，专利名称：宽带波片及实现相位延迟相等的方法和偏振控制器），该专利的内容是如何利用色散元件将宽频光谱在空间上分开并实现在宽频带范围内得到相等的相位延迟，以及如何利用这种宽波片组合成偏振控制器，丝毫不涉及宽带波片相位延迟光谱特性的测量问题。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供一种波片相位延迟光谱特性的测量装置，它属于非接触测量，能够在宽光谱范围内同时自动测量两个未知波片相位延迟谱;使用方便高效，既可用于测量旋转双补偿器式广谱椭偏仪中两个旋转波片的相位延迟光谱特性，消除其定标不准确带来的系统误差；又可用于实际生产及研究工作中同时进行两个未知波片的相位延迟量光谱特性的直接定标，并且测量结果不受光源和探测器光谱特性的影响。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种波片相位延迟光谱特性的测量装置，包括一个宽带光源，其出射的多波长连续光依次通过准直器、起偏器、第一待测波片、第二待测波片、检偏器和分光器后，经多波长光电探测器接收，接收后将数据传输给数据采集卡，数据采集卡的数据传输给计算机，所述第一待测波片和第二待测波片安装在手动控制的精密转台上。

一种波片相位延迟光谱特性的测量装置，包括一个宽带光源，其出射的多波长连续光依次通过准直器、起偏器、第一待测波片、第二待测波片、检偏器和分光器后，经多波长光电探测器接收；所述第一待测波片和第二待测波片均与同一电机连接、或与两个电机分别连接；所述多波长光电探测器接收的数据上传到数据采集卡中，数据采集卡将数据传输给计算机，计算机连接电机。

所述光源为输出特性稳定的连续谱光源，该光源的光谱范围能覆盖待测波片的相位延迟光谱特性范围。

所述准直器采用由尾纤与自聚焦透镜精确定位而成的光纤准直器，用于将宽带光源发出的光转变成准直光。

所述起偏器和检偏器均采用二向色性起偏器或双折射起偏器中的一种。