[发明专利]一种光弹调制器的任意峰值延迟量的校准方法

说明书

技术领域

本发明属于信号调制技术领域，具体涉及光弹调制器的任意峰值延迟量的校准方 法。

背景技术

光弹调制器是一种基于光弹效应的相位调制器件，具有通光孔径大、全视场角大、 调制频率高、使用波段宽、驱动电压低、功耗小等优点，是偏振调制技术中的核心器件，在生 物物理、物理化学、晶体生长等领域有着极其广泛的应用。

精确校准光弹调制器是获得准确测量的前提与基础。校准光弹调制器通常采用示 波器特征波形、基频分量、二次谐波分量或直流分量为零或极值、单光子计数等方法（PEM- 100photoelasticmodulatorusermanual;AppliedOptics,15,1960,1976;Thin SolidFilms,455,78,2004.）。上述各个方法都是对单一的峰值延迟量进行校准，其中峰 值延迟量为π的整数倍时示波器上的波形是“平头”或“平底”特征，峰值延迟量为2.405时直 流分量为零，峰值延迟量为1.841时基频分量幅度最大，峰值延迟量为5.136时二次谐波分 量为零。对于单一峰值延迟量的校准，如果在某些波段范围内光弹调制器能够实现的峰值 延迟量小于标定时的峰值延迟量，则在此波段范围内无法校准光弹调制器。另外，光强的波 动也会严重影响校准精度。复杂的单光子计数技术无法实用于光弹调制器的校准。针对上 述各种标定方法的不足,本发明提出一种在光弹调制器的整个工作区间内精确校准任意 峰位延迟量的新方法,其光学系统及信号处理简单且校准精度和入射光强、光学元件方位 角无关,此外该方法无需相移器，非常适合于多波长、全范围的光弹调制器的精确校准。

发明内容

本发明的目的在于提供一种精确校准光弹调制器任意峰值延迟量的新方法,适合 于多波长、全范围的光弹调制器的精确校准。

校准原理如下：

当方位角为0°的光弹调制器置于方位角分别为45°和-45°的起偏器和检偏器之间时， 探测器上测量的光强随时间的变化规律为：

（1）

其中，I₀是入射光强，是峰值延迟量，是光弹调制器对入射光的调制角频率，是探测器上的信号随时间的变化。示波器测量的输出为数字波形，采用公式（1）对输出波形进行拟合就可以得到峰值延迟量。这个方法能够用于精确校准任意的峰值延迟量。

本发明提供的光弹调制器的校准方法，具体步骤为：

（1）将光弹调制器设置于起偏器、检偏器之间，入射光依次经过起偏器、光弹调制器、检 偏器，由探测器进行测量；

（2）设置峰值延迟量，探测器上获得相应的波形；数值拟合波形信号获得峰值延迟量的 实际值，并进一步得到峰值延迟量设置值与实际值间的关系；

（3）根据设置值与实际值间的关系，计算获得任意峰值延迟量所需的设置值。

本发明中，所述的起偏器和检偏器为偏振棱镜、散射型偏振器或二向色性线性偏 振器。

本发明中，所述的起偏器和检偏器的透光轴与光弹调制器的振动轴不重合。

本发明中，所述的入射光是激光、白炽灯、汞灯。

本发明中，所述的探测器是能够输出数字信号的测量仪器，包括示波器和数据采 集板。

本发明中，所述的光弹调制器和检偏器中间，还可以放置引入固定相移的相移器。

本发明中，所述的相移器为泡克尔斯盒、克尔盒、液晶相位延迟器、波片、巴比涅补 偿器、索雷补偿器或贝雷克补偿器。

附图说明

图1为校准光弹调制器的光路图。

图2为峰值延迟量的设置值为2.513时的示波器波形（空心圆）和采用函数拟合（实线）得到的峰位延迟量为2.627。

图3为峰值延迟量的设置值为3.142时的示波器波形（空心圆）和采用函数拟合（实线）得到的峰位延迟量为3.230。

图4为峰值延迟量的设置值为4.398时的示波器波形（空心圆）和采用函数拟合（实线）得到的峰位延迟量为4.515。

图5为峰值延迟量拟合值y与峰值延迟量设置值x间的线性关系为y=1.01*x+ 0.059。

具体实施方式

下面通过具体实施例进一步描述本发明：

实施例1：

校准光弹调制器的光路图如图1所示。