一种测量双片波片补偿器中光轴偏差角度的方法

双片零级波片和消色差波片是双片波片贴合的补偿器,双片波片中的光轴对准精确度影响波片的偏振调制。提出一种精密检测贴合式双片波片光轴偏差角的方法,该方法基于旋转补偿器的直通式椭偏系统,可在未知起偏器方位角和检偏器方位角相对关系的情况下,通过波片的连续旋转测量偏差角度。探讨了偏差角度对椭圆偏振测量的影响,具体描述了检测方法的原理及数学表达,并通过对检测过程的模拟验证了方法的有效性。此方法对检测和提高双波片式补偿器制造精度具有参考价值。     

准λ／4波片的精确标定

本文介绍了一种精确标定准λ/4波片的方法。利用波片推迟量与准λ/4波片光轴方位角及检偏镜透偏方位角的灵敏函数关系,精确地测量出波片的推迟量,进而对准λ/4波片精确标定。     

移相法测量波片的相位延迟量

在分析波片测量方法优缺点的基础上,借助于波片的一般琼斯矩阵公式,推导出可以测量各种波片的通用测量原理公式,提出一种新的基于移相法原理测量波片相位延迟量的方法。在波片测量时,无需被测波片的光轴和补偿片的光轴成45°要求,即不必知道波片的具体快慢光轴方位,只要将波片平行放入。该方法可以测量多种波片。测量装置采用了步进电机带动检偏器旋转,运用光栅编码器测角装置测量检偏器的转动角度,使用光电探测器采集检偏器在四个方位角度的光强值,根据移相算法得出波片的相位延迟角。该方法测量周期短,是一种方便快捷的方法。     

自校准法测量波片相位延迟

在旋转补偿器椭偏仪(RCE)的基础上,提出了一种自校准的波片相位延迟测量方法。该方法将补偿器的相位延迟作为未知参数,根据Mueller矩阵理论建立了4个非线性方程,求解得到待测波片的相位延迟;实现了补偿器相位延迟的自校准,消除了其定标不准确带来的系统误差,尤其适用于多个波长的波片延迟测量。在此基础上建立了一套波片延迟测量系统,并分析和模拟了各种主要的误差源对系统测量精度的影响。结果表明,对于任意延迟的波片,测量系统最大的系统误差和随机误差分别为0.036°和0.040°。此外,使用该方法分别测量了λ/4波片、λ/2波片、127°波片和空气(不放入任何样品)在波长517.3、525.0、532.4nm处的相位延迟以评估测量系统的性能,其中空气的相位延迟代表测量系统的测量精度,与模拟结果基本一致。     

线偏振光通过多个任意厚度波片的偏振态

为了研究线偏振光通过多个任意厚度波片后的偏振态,利用线偏振光叠加的方法,对两个晶体光轴夹角为45°的不同厚度波片计算了透射的两个正交线偏振光的强度和相位差,由此得到叠加后的偏振态及透射光总强度,并分析了它们随波片延迟量、入射光方位角的变化关系。结果表明,透射光的偏振态由后面波片的延迟量决定,强度由前面波片的延迟量和入射线偏振光方位角决定,同时说明正反向使用时,透射光的偏振态和强度一般不同。该研究结果可用于类似结构退偏器（如Lyot退偏器）的分析。     

斯托克斯光偏振态测量系统的优化

为了满足光偏振态分振幅测量模块（DOAP）对分光棱镜复杂且严格的加工要求,采用在经典DOAP透射光路及反射光路各引入一块波片的方法,组成改进后的光偏振态测量模块。推导了新的仪器矩阵表达式,通过分析波片参量对仪器矩阵条件数的影响,得到了最佳波片的参量及其关系。结果表明,优化后的斯托克斯椭偏仪测量薄膜样品的厚度和折射率的标准差分别为0.1nm和0.001。通过选择波片的最佳方位角或相位延迟量可以实现斯托克斯椭偏仪仪器矩阵的优化,从而提高系统的测量稳定性及可靠性。     

波片相位延迟测量的简捷方法研究

通过引入波片通用琼斯矩阵公式,推导出基于补偿法原理的波片相位延迟测量分析模型,提出一种新的波片相位测量方法,测量时无需知道波片的光轴方位,可以测量多种波片。测量装置采用了步进电机带动被测波片转动,使用光栅编码器测量检偏器的预置角度,运用光功率计实现光强的采集。测量周期短,是一种迅速方便快捷的方法。     

一种激光测距机光轴平行性智能检校方法

针对发射光轴的双光楔校正结构,提出了一种激光测距机光轴平行性智能检测校正方法。建立了光轴平行性偏差量与双光楔结构旋转角度之间的数学模型,利用CCD图像传感器和数字图像处理技术得到激光发射光轴与瞄准光轴之间的平行性偏差,依据所建立的数学模型解算出双光楔需要调整的角度值,结合机械校正装置转动相应的角度,实现了激光测距机光轴的校正。该方法同样适合于其他具有双光楔调整结构的光学仪器。     

基于相位调制和样品摆动的1/4波片相位延迟量测量方法

提出一种基于相位调制和样品摆动的1/4波片相位延迟量测量方法。准直激光束依次通过起偏器、相位调制器、待测1/4波片和检偏器由光电探测器所接收,光信号被转换成电信号后经过放大、滤波以进行数据处理。利用待测1/4波片的摆动可以计算得到与快轴方位角无关的归一化二次谐波分量,在无需知道1/4波片快轴方位角的情况下得到其相位延迟量。实验中对一块石英1/4波片进行了测量,实验结果与现有快轴方向确定条件下的光弹调制测量方法的测量结果一致,某一快轴方位角上多次测量的重复性为0.13°,不同快轴方位角上多次测量的再现性为0.17°。     

晶体二向色性对波片性能的影响

为了更好地在晶体具有二向色性的波段使用波片,采用矩阵光学的方法,分析了晶体的二向色性对λ/4波片产生圆偏光、λ/2波片使偏振面产生旋转以及出射光振幅的影响,当线偏光光矢量与波片快轴成45°入射时,由于晶体的二向吸收,通过波片后的光不是圆偏光而是椭偏光,只有在满足条件时才能得到圆偏光,而且振幅变小;对于波片,考虑二向吸收后,线偏光光矢量的旋转不再是入射光矢量与波片快轴夹角的2倍关系,光矢量的旋转角度和振幅的变化是二向吸收系数及入射光矢量与晶体光轴夹角的函数。结果表明,晶体的二向色性对波片性能的影响是不容忽视的,在器件使用中应该引起人们的注意。     

旋转波片法成像斯托克斯偏振仪误差标定和补偿

旋转波片法成像斯托克斯偏振仪由可旋转的1/4波片、固定的检偏器、成像光学器件和光电探测器构成,1/4波片的快轴方位角误差和相位延迟量误差是旋转波片法成像斯托克斯偏振仪的主要误差源,对其进行误差标定和补偿,可有效提高测量精度。为此,通过研究旋转波片测量法和傅里叶分析法,推导出入射光束斯托克斯参量与1/4波片参数误差之间的关系式,从而提出一种误差标定新方法,该方法以水平线偏振光作为标准参考光,对标准参考光进行测量,计算得到1/4波片的参数误差,并将其代入相应理论公式中,从而实现误差补偿。实验结果表明,通过误差标定和补偿,成像斯托克斯偏振仪的平均测量精度由原来的5.12%提高至1.78%,验证了该方法的有效性。     

一种基于PEM和EOM联合调制的波片参量检测方法北大核心CSCD

波片作为一种能改变入射光偏振状态产生相位延迟的重要光学元件,它的准确快速测量一直是研究的热点,为了解决波片参量检测灵敏度不足、速度慢的问题,提出了一种基于弹光和电光联合调制同时测量波片相位延迟量和快轴方位角的简单方法。在该方法中一个参考光路用于监测PEM的相位延迟量实现相位的稳定控制,另一个光路在PEM保持稳定后实现待测波片参量的检测,基于FPGA与数字锁相技术提取探测信号的倍频分量和直流分量,并在片上可编程系统中实现数据处理,从而快速高精度完成对波片相位延迟量和快轴方位角的检测。实验结果显示在PEM相位延迟量稳定在2.405 rad时,该系统检测波片的相位延迟量和快轴方位角的平均相对偏差分别为0.27%和0.25%。测量过程简单快捷、测量精度较高。     

可用于小口径光束波前检测的横向剪切干涉仪

提出了一种可用于小口径光束波面检测的横向剪切干涉仪。该干涉仪由偏振分光棱镜、光轴与其表面平行的晶体平板、1/4波片、反射镜及CCD构成。被测光束由偏振分光棱镜进行透射起偏和反射检偏,利用反射镜的反射两次经过晶体平板、1/4波片来实现剪切光束的等光程干涉。通过晶体平板剪切复制波面以获得小的剪切量,可用于小口径光束波面的检测。晶体平板的旋转可以改变剪切量,实现了不同口径不同波前的光束波面检测。对该干涉仪进行了仿真分析,得到了不同入射角情况下的剪切干涉图,仿真结果与理论分析结果相一致。实验中,旋转晶体平板得到的剪切干涉图与仿真结果相一致,很好地验证了该剪切干涉仪的有效性。     

偏振干涉法测量晶体应力双折射精度分析

为实现晶体材料应力双折射精确测量,提出了一种以偏振干涉法为基础的测量方法,采用楔形样品避免了样品厚度可能引起的测量错误.利用椭圆偏振光理论和琼斯矩阵,推导了检偏器旋转定位精度、四分之一波片相位偏差和待测样品方位角误差对测量结果--最小可探测光程差所引入误差的解析表达式.误差分析结果表明:检偏器旋转定位精度引入的光程差测...     

波片相位延迟量测量和快轴标定系统

为了能够快速精确地测量波片相位延迟量和快轴方位角,实现测量系统的集成化和自动化,设计了基于弹光调制技术与数字锁相技术相结合的波片测量系统。采用弹光调制器对检测激光进行调制,运用基于FPGA的数字锁相技术提取调制信号的一、二倍频项,利用优化算法解调出波片相位延迟量和快轴方位角,步进电机带动波片转动使快轴到达零度位置,相位延迟量由LCD显示出来。搭建了实验系统,并对1/4波片进行了测量。实验结果表明:该系统对1/4波片快轴方位角的测量精度优于0.31,相位延迟量的测量精度和重复度分别优于99.47%和0.14。测量系统的弹光调制器驱动信号、电机驱动信号、数据运算都由FPGA控制,实现了光机电一体化。     

测量波片延迟量和快轴方位的新方法

提出了一种能同时测量波片延迟量大小和快慢轴方位的新方法。此方法是将待测波片置于起偏镜和检偏镜之间 ,通过计算机控制步进电机带动待测波片匀速旋转 ,对出射光的光强进行连续测量 ,得到出射光光强随时间变化曲线。分析实验曲线 ,可计算出波片的延迟量 ,同时也可确定波片快慢轴的方位。实验过程采用计算机控制 ,操作简单 ,并且在很大程度上消除了人眼分辨率有限和手动调节不精确带来的误差 ,因而具有较高的精度     

单电机驱动椭偏双补偿器旋转结构及系统控制

针对目前双伺服电机控制补偿器旋转的椭偏测量技术中电机同步旋转控制复杂,且探测器同步信号触发采集困难、长时间运行稳定性差等缺点.提出一种基于单电机驱动的双相位补偿器旋转结构以及控制方法.该结构中与伺服电机连接的同步齿轮的直径比为5∶3,不同的齿轮直径是为实现对双旋转补偿器的差速控制,结合双旋转补偿器椭偏测量理论,实现样品的多维度信息获取;且基于控制理论设计伺服电机驱动电路和信号触发采集电路,完成相关硬件方面设计.最终实现系统在长时间运行过程中补偿器转速稳定可控,一次测量可得穆勒矩阵16个参数,为椭偏测量样品各维度信息提供理论依据及技术支撑.     

基于空间同步移相的1/4波片相位延迟量测量误差分析

本文对基于空间同步移相的1/4波片相位延迟量的测量误差进行了分析。检偏器阵列的方位角误差是引起波片相位延迟量测量误差的主要原因。分析结果表明波片相位延迟量的测量误差跟波片的快轴方位角有关。当待测1/4波片的快轴方位角为45°时,其相位延迟量测量结果基本不受检偏器阵列的方位角误差影响。因此,空间同步移相技术不仅可以实现1/4波片相位延迟量的快速测量,还可实现精确测量。     

复合波片的等效性理论分析

提出三元复合波片具有等效光轴,二元波片无等效光轴,但存在一个特殊角度可理解为等效光轴。     

一种确定波片快慢轴方位的新方法

提出了一种新的波片快慢轴的确定方法,此方法是将待测波片置于起偏器和检偏器之 间,通过旋转待测波片,对出射光的光强进行两组数据测量,就可以确定待测波片的某一光学主轴,再通过判断出射光的偏振态来确定该光学主轴是快轴还是慢轴。本方法对测量用的光源波长、光电探测器的线性、暗流及各向同性性均没有要求,可以确定出任何相延角波片的快慢轴,定轴精度可达±0. 1°。