[发明专利]Z扫描光学偏振度测量装置和测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种Z扫描光学偏振度测量装置和测量方法，属于光学传感器研究领域，本技术可用于设计光学电流传感器的结构。

背景技术

光学电流传感器具有绝缘性能好、抗电磁干扰能力强、造价低、动态测量范围大、暂态响应范围大、测量精度高、频率响应范围宽、不存在磁饱和、无铁磁谐振、体积小、重量轻等优良性能，是智能电网中理想的电流检测设备。而光学电流传感器可以通过检测入射偏振光法拉第旋转角度变化来间接实现电流的检测。优化设计光学电流传感器结构有利于提高传感器的性能、并降低研制成本。激光Z扫描技术最先是由SheikBahae等人提出来的，Z扫描技术因其灵敏度高,实验设备构造简单,数据处理简单方便而被广泛应用于光学传感器结构设计。

目前，优化光学电流传感器结构只局限于改变光源参数或传感材料的类型，未完全涉及到利用偏振度来设计光路结构。通过Z扫描技术来测量激光偏振度与样片Z轴位置之间关系，有利于优化设计光学电流传感器结构。

发明内容

本发明是为了优化设计传感器结构而进行的，目的在于提供一种Z扫描光学偏振度测量装置和测量方法，该装置可以测一种波段的激光或者两种波段合成光透过敏感材料偏振度，同时该装置可以同时检测两个或更多的样片。

本发明的技术解决方案如下：

一方面，本发明提供了一种用于Z扫描的光学偏振度测量装置，其特征在于，其构成包括：光源单元，该光源单元包括第一激光器、第二激光器和信号发生器，其能够产生不同波段的激光；二向色分束器，其能够为从光源单元入射的不同波段的入射光提供不同的分束比；薄膜样片测试单元，该薄膜样片测试单元包括第一非偏振分束器和第二非偏振分束器以及第一样片控制台和第二样片控制台，其中第一非偏振分束器和第二非偏振分束器分别与第一样片控制台和第二样片控制台连接，第一样片控制台和第二样片控制台分别连接到第二聚焦透镜和第一探测头以及第三聚焦透镜和第探二测头，所述第一样片控制台包括第一夹具、第一样片和第一控制平台，第二样片控制台包括第二夹具、第二样片和第二控制平台，来自二向色分束器的光进入第一非偏振分束器而分为两束光，透射的光进入第一样片，反射的光进入第二非偏振分束器；以及偏振仪，其中，第一非偏振分束器和第二非偏振分束器将光束一分为二，其中分出来的两束光偏振度相同，其中，由光源单元产生的激光经由主光路到达薄膜样片测试单元，通过所述薄膜样片测试单元的光利用偏振仪并借助计算机而在软件界面上显示以计算出样片对光的偏振度。

进一步地，第一激光器输出激光的主光路、第二激光器和第一激光器同时输出激光的主光路，沿所述的第一激光器输出激光的主光轴方向上依次具有第一光纤、第一准直器、二向色分束器、第一聚焦透镜、薄膜样片测试单元、第四聚焦透镜、第三探测头、偏振仪和计算机；所述的第二激光器和第一激光器同时输出激光的光路上具有第二激光器、第二光纤和第一准直器，来自第一准直器的光入射到二向色分束器，其后续光路与第一激光器输出激光的主光路相同。

进一步地，第一样片和第二样片分别固定在第一控制平台和第二控制平台，控制平台由计算机控制，在计算机的控制下，样片能够在平行于光路的平台Z轴移动。

进一步地，连接激光器与准直器的分别是第一光纤和第二光纤，两者均是保偏光纤。

进一步地，准直器与的内部包含凸透镜，以将激光变成平行光，从而使光最大效率的输出。

进一步地，利用非偏振分束器分出来的光作为参考光，即第四聚焦透镜和第三探测头构成了测量参考光偏振度的一个模块单元。

进一步地，探测头即第一探测头、第二探测头、第三探测头与偏振仪中的对应读出卡构成了自由空间偏振检测。