[发明专利]偏振片装配角高精度标定装置

说明书

本发明公开了一种偏振片装配角高精度标定装置，包括有激光器、立方体分束棱镜、格兰泰勒棱镜、待检测偏振片、精密电控转台、光电探测器、准直板一、准直板二。本发明基于马吕斯检偏原理，通过立方体分束棱镜与格兰泰勒棱镜的搭配使用产生平行于重力方向的基准偏振方向，使用激光器准直各个光学元件，同时作为检偏光源，由高精度转台驱动待检测偏振片做360旋转，当光电探测器测得最大或最小信号时，即可获得待检测偏振片的偏振方向与重力方向的关系。

技术领域

本发明属于偏振光检测领域，具体是一种偏振片装配角高精度标定装置。

背景技术

在磁约束聚变研究中，电流密度分布与许多重要的物理参数相关。高速中性粒子在强磁场中产生的斯塔克分裂光谱，其偏振方向与电流密度分布息息相关。光弹调制法是高精度测量偏振光偏振方向的有效手段，在各大托卡马克装置上获得了广泛的应用。尽管如此，光弹调制法仅能给出偏振角变化的相对量，在托卡马克实验中，要获得确切的电流密度分布，还需精确确定偏振方向与重力方向的夹角。光弹调制诊断系统多采用原位标定的方式建立测量信号与标定偏振光源之间的关系。原位标定偏振光源大多由大面积的薄膜偏振片产生，由高精度电控转台驱动，可以精确的控制偏振方向的相对变化量。若能测的装配后的偏振片偏振方向与重力之间的关系，即可满足光弹调制诊断系统的标定需求。

格兰泰勒棱镜是当代偏光技术最普遍采用的偏光器件。由双折射天然晶体冰洲石做成，外形为立方体，实际是把一块定好光轴的冰洲石晶体磨成立方体，使光轴垂直于立方体的两平行面，再按一定的切角将立方体切割成两部分(两块全等直角棱镜)，磨制抛光后再胶合起来。如图1所示，晶体的光轴沿AB方向，自然光垂直于AB面进入格兰泰勒棱镜后，出射光的偏振方向与光轴的方向平行。由于采用X射线衍射等方法确定的晶体光轴精度极高，因而出射光的偏振方向与格兰泰勒棱镜的几何外形直接相关，是良好的偏振光基准器件。

马吕斯定律指出，强度为I0的线偏振光，透过检偏片后，当线偏振光的偏振方向与检偏片的偏振方向相同时，光强取得最大。本发明基于此检偏原理，将格兰泰勒棱镜放置与水平支座上，作为平行于重力方向的偏振方向基准。同时利用立方体分束棱镜设计了一套自准直的光路，保障了分析测量结果的合理性，准确性。

发明内容

本发明的目的是提供一种偏振片装配角高精度标定装置。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

偏振片装配角高精度标定装置，其特征在于：包括有激光器、立方体分束棱镜、格兰泰勒棱镜、精密电控偏振片转台、光电探测器、准直板一、准直板二；立方体分束棱镜位于激光器的出射光路上，准直板一位于立方体分束棱镜的透射光路上，格兰泰勒棱镜位于立方体分束棱镜的反射光路上，准直板二位于立方体分束棱镜的反射光路的另一侧，格兰泰勒棱镜的后方光路上依次设有精密电控偏振片转台、光电探测器；所述立方体分束棱镜与格兰泰勒棱镜分别安置于精确调平的水平基座上，待检测偏振片安装在精密电控转台上；由激光器产生指示方向的光束透过立方体分束棱镜分束后，在准直板一上形成第一个光斑，由立方体分束棱镜多次反射后在准直板一上形成多个光斑，调节激光器俯仰和水平角度，使得多个光斑重合，确保激光束线处于水平方向，激光束线经过立方体分束棱镜偏转后依次通过格兰泰勒棱镜、待检测偏振片与光电探测器；激光束线在格兰泰勒棱镜表面反射后在准直板二上形成第一个光斑，在待检测偏振片表面反射后在准直板二上形成第二个光斑，依次调整立方体分束棱镜与待检测偏振片，保证格兰泰勒棱镜和待检测偏振片表面相互平行，调整光电探测器，使得激光束线能够完全被光电探测器接收；转动精密电控转台，记录精密电控转台的旋转角与光电探测器输出的强度关系，依据马吕斯定律，当输出光强最大时，待检测偏振片的偏振方向与格兰泰勒棱镜的偏振方向相同，而格兰泰勒棱镜的偏振方向与其几何外形相关，从而可以将待检测偏振片的电控旋转台角度刻度与偏振空间方位角对应起来。

所述的偏振片装配角高精度标定装置，其特征在于：所述激光器为输出光强稳定、波长单一、输出光斑直径细小且随传播距离变化微小的高质量激光器。