[发明专利]一种光束偏振度测量装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及光束偏振度测量的技术领域，具体涉及一种光束偏振特性测量装置和方法。 

背景技术

光波是一种横波，其光波矢量的振动方向垂直于光的传播方向。根据光波矢量振动方向的变化情况，可以将光分成自然光和偏振光，偏振光又可以进一步分为线偏光、圆偏振光、椭圆偏振光。对于线偏振光，通常把垂直于入射面振动的分量称为s分量(s光)，而把平行于入射面振动的分量称为p分量(p光)。偏振特性是光束的重要特性之一，光的偏振信息探测已经在地物遥感、天文学、医学和军事应用等领域得到广泛应用。 

光的偏振特性测量方法也很多，例如专利CN 102243104 A，一种实时测量偏振光特性的装置，它采用非偏振分光棱镜、半波片、2片偏振分光棱镜及4路光探测器，通过4路光功率的测量来实现入射偏振光特性的实时测量，包括偏振光的方位角及偏振消光比信息。专利CN102435418 A，ArF激光光学薄膜元件综合偏振测量装置及方法，该装置由ArF准分子激光器、ArF准分子激光扩束准直装置、可变光阑、起偏器、分束器、样品台旋转支撑臂组成，可以同时测量不同形状的光学薄膜元件在不同入射角时的偏振反射率、透射率、反射退偏度和透射退偏度，而其中的偏振特性测量方法也是采用检偏器(Rochon棱镜偏振片)和探测器联合方法进行测量。专利CN 102933944 A提出了一种用于测量光束偏振的系统和方法。该光学系统包括偏振分束组件和像素矩阵，偏振分束组件由偏振分束器和双折射元件组成，用于将输入光束分成预定数目的、彼此之间具有预定偏振关系的光束分量。像素矩阵用于检测入射到其上的光束内的强度分布，分析在每个输出光束分量内的强度分布，确定输入光束的表示偏振式样的斯托克斯参数,从而确定输入光束的偏振特性。 

综上所述的光束偏振特性测量方法都采用多个偏振测量光学元件和复杂的测量结构，具有测量成本高，测量缓慢等缺点。 

发明内容

本发明的目的是设计一种光束偏振度测量装置和方法，通过简单装置实现光束偏振度的高精度测量。 

本发明采用的技术方案为：一种光束偏振度测量装置，所述测量装置包括光学元件，角度控制器，第一光强度探测器、第二光强度探测器和数据处理系统；所述光学元件安装在角度控制器上，通过角度控制器调节待测光束的入射角度，由第一光强度探测器和第二光强度探测器分别测量经光学元件透射和反射的光束强度，分别用E_T和E_R表示；数据处理系统对测量结果进行处理得到入射光偏振度信息。 

所述的光学元件应选择能够反射和透射待测光的光学基片，对待测光的吸收和散射损耗已知，光学基片应该薄以减小吸收损耗，可以是3mm厚或者更薄，光学基片尺寸应大于待测光入射至光学元件上的光斑尺寸的三倍。 

所述的角度控制器主要用于调节待测光束入射角，除采用转台外，也可以采用其他能够改变入射光角度的装置，如带有角度调节的光学镜架或者是固定角度光学镜架。 

所述的第一光强度探测器和第二光强度探测器用于测量经光学元件后的透射光和反射光强度，从而计算待测光偏振度，光强度探测器可以是能量计也可以是激光功率计或者其他能测量光束强度的探测器，如光电二极管、光电倍增管等。 

所述光学元件前设置有入射角辅助调节装置，当经过小孔的入射光照射至光学元件上，反射光同样经过小孔时入射光角度为零度，除采用小孔外，也可以采用其他方法使入射角度精确定位至零度，如若通过光学元件后的透射光没有干涉条纹时入射角度为零度，或者在待测光后加入两个小孔，入射光经过两个小孔，在入射光和邻近小孔间加入光学元件，如果光学元件透射光同样经过两个小孔时则入射光角度为零度。 

相同入射角时可以进行多次测量，以有效减小偏振度测量误差，一般三次测量即可以满足要求。 

通过调节安装有光学元件的角度控制器，对不同入射角进行多次测量，从而计算不同入射角时测量得到的待测光偏振度，以有效减小偏振度测量误差。 

另外，本发明还提供一种光束偏振度测量方法，其特征在于测量步骤如下： 

步骤1、调节待测光以入射角θ₁入射至光学元件上，θ₁的范围是0°＜θ₁＜90°，根据实际情况选择入射角确定值； 

步骤2、分别通过第一光强度探测器和第二光强度探测器测量光学元件透射和反射的待测光强度；