精确测量1/4波片相位延迟量的新方法

提出了一种精确测量1/4波片相位延迟量的新方法。测量光路由激光器、起偏器、被测1/4波片、光弹调制器、检偏器和光电探测器构成。起偏器和检偏器的透光轴相互垂直。被测1/4波片的快轴与光弹调制器的振动轴平行,且与起偏器和检偏器的透光轴分别成±45°夹角。准直激光束依次经过起偏器、被测1/4波片、光弹调制器和检偏器的探测光强由光电探测器接收。利用探测信号的直流分量与二次谐波分量精确计算出被测1/4波片的相位延迟量。实验验证了这种测量方法的有效性,改变初始光强过程中相位延迟量测量结果的复现性为0.012°,检偏器、被测1/4波片的方位角变化1°的过程中相位延迟量测量结果的复现性为0.008°。     

一种测量双片波片补偿器中光轴偏差角度的方法北大核心CSCD

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。     

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。     

偏振相关型光隔离器的光路偏差分析

本文采用Stokes矢量和Mueller 4×4矩阵方法,分析了偏振相关型磁光隔离器光路性能,给出了插入损耗(IL)、反向隔离度(IS)分别与入射线偏振光偏差△β,起偏、检偏器光轴偏差△θ,法拉第旋转角偏差△ξ的相互关系式;给出了IL、IS与△β、△θ、△ξ误差参数的计算曲线,为光隔离器的工程设计、开发,光路的组装、调试提供依据和参考。     

光栅成像位置传感器中的偏振调制技术

提出了一种用于光栅成像位置传感器的偏振调制技术,利用米勒矩阵对其调制原理进行了详细的分析。该偏振调制器主要由起偏器、萨伐尔板、两块1/4波片、光弹调制器和检偏器构成。起偏器、萨伐尔板置于探测光栅之前,在探测光栅位置上形成两个错位的偏振方向正交的像光栅。两块1/4波片、光弹调制器和检偏器置于探测光栅之后,实现对莫尔信号的高频调制。该偏振调制技术消除了光源光强波动和电路增益变化引入的测量误差,抑制了杂散光、探测器噪声对测量结果的影响。实验验证了该偏振调制技术的有效性,结果表明这一技术使光栅成像位移传感器获得了优于12 nm的重复测量精度。     

基于基频分量消光的1/4波片快轴标定方法

提出了一种基于基频分量消光的波片快轴标定方法,并利用琼斯矩阵对其标定原理进行了分析.激光器、起偏器、相位调制器、待标定1/4波片、检偏器和光电探测器构成标定光路,起偏器、检偏器的透光轴与相位调制器的振动轴分别成 45°和0°夹角.准直激光束依次经过起偏器、相位调制器、待标定1/4波片和检偏器,由光电探测器接收.理论分析表明该标定方法标定精度主要取决于检偏器的定位误差.实验验证了该标定方法的有效性,1/4波片快轴标定结果的最大偏差为0.043°,标准差为0.012°,标定精度为0.05°.     

基于法拉第旋光效应的葡萄糖浓度传感研究

本文主要研究葡萄糖、葡萄糖氧化酶(GOD)以及 两者的混合溶液的法拉第磁致旋光效 应,为基于法拉第旋光效应的葡萄糖传感器提供了理论依据,研究介质的旋光特性,可以更 好地提升光电传感器的性能,更广泛地应用光电传感器。在法拉第磁致旋光效应中,当介质 处于磁场中时,平面偏振光透过该介质时,偏振面会旋转一个角度。将不同浓度的溶液置于 磁场中,使用532 nm的激光器,激光通过起偏器光变成了平面偏振光 ,使平面偏振光透过溶 液和检偏器,记录通过检偏器的光强并根据马吕斯定律计算旋光角。实验发现,随着磁感应 强度的增加,旋光角与磁感应强度呈线性增加关系;随着溶液浓度的增加,溶液的旋光角也 随之增加,磁场对低浓度溶液的旋光角影响更大。可以建立线性关系表示浓度和旋光角的关 系。     

红外自动椭偏仪最佳测试条件的研究

宽波段工作的自动红外椭偏仪的测量精度主要受探测器噪声的限制。本文分析了光学薄膜参数n和d的测量精度如何随测量条件(如起偏器、检偏器的方位角和入射角)而变化,并提出选择最佳测量条件的方法。最后,给出具体实例的计算结果并与实验结果进行了比较。     

基于空气隙棱镜实现布鲁斯特角型偏振器消光比测量

布鲁斯特角型偏振器在高功率激光系统有着重要的应用。为了真实反映布鲁斯特角型偏振器的性能,分析并成功搭建了基于空气隙棱镜的消光比测量系统。采用光强同时测量的方法,测量过程系统起偏器、样品、检偏器方位角固定,引起误差的因素较少。通过限制入射光光束直径和探测器的位置,提高检偏器反射出光方向的偏光性能,提高测试精度;在样品定位的过程中,对光源进行实时监测,降低测量随机误差。理论分析,系统精度越高,系统误差越大。当系统精度为40 d B,系统误差约2%。对一样品进行10次测量,消光比平均值为31.1 d B,系统误差小于1%,随机误差小于1%。     

Bi12SiO20晶体光纤电压传感器

本文介绍了采用横向Bi_(12)SiO_(20)(BSO)调制的光纤电压传感器。该传感器的灵敏度取决于BSO晶体的形状和起偏器及检偏器的偏振态。设计的晶体形状应能减小光纤的插入损耗。通过一种计算灵敏度的估算法使最佳化的起偏器和检偏器达到了最大的灵敏度。我们发现最好的方法是调整起偏器作圆偏振并将检偏器对准电极法线与旋光率所成夹角的平分线,使检偏器作线性偏振。为了使插损最小,我们采用了由TiO_2单晶(金红石)片和1/4波长片组成的起偏器,以及由金红石片和1/2波长片组成的检偏器。采用这些元件,在0.85μm波长时,我们获得了0.28％/V的灵敏度。     

激光外差干涉检偏器旋转误差对非线性误差的影响

为了减小激光外差干涉纳米测量的非线性误差,必须明确检偏器旋转误差对非线性误差的影响机理与消除方法。通过分析激光外差干涉检偏器旋转误差对非线性误差的影响,推导出检偏器旋转误差对非线性误差一次谐波和二次谐波的影响模型。仿真结果表明,当存在激光束椭圆偏振时,检偏器旋转误差对非线性误差的影响很小;当存在偏振分光镜旋转误差时,检偏器旋转误差引起的非线性误差不增加二次谐波分量,但增大了非线性误差一次谐波分量,严重影响非线性误差的大小,当偏振分光镜旋转误差为3°时,检偏器旋转误差从0°增加到5°,非线性误差从0.14 nm增大到0.97 nm。     

Estimation of Conduction as Well as Donor Electron Density Through Far-Infrared Resonant Faraday Effect

We have investigated resonant Faraday effect (RFE), so-called nonlinear Faraday effect, caused by conduction and donor electrons in n-InSb and n-GaAs. Experiments were carried out with using the magneto-optical spectroscopic system combined with two linear polarizers put in before and behind a sample. The rotation angle and the ellipticity for the far-infrared light with elliptical polarization transmitted through the sample were analyzed on the basis of spectra obtained under different experimental configuration for angles between the axes of the polarizer and the analyzer. We have observed some characteristic features associated with RFE in spectra of two samples. Tapping into these features, we could successfully determine the relaxation times and the densities of conduction and donor electrons in the semiconductors.     

利用新型偏振器件实现方位角测量

为了实现偏振光信号发生单元起偏器光轴方位角的精确测量,介绍了一种采用磁光调制技术与利用直角棱镜和自准直仪来引出光轴方位角的装置及其工作原理,并指出采用普通检偏棱镜时存在的问题。为解决该问题,基于格兰-泰勒棱镜的工作原理设计了一种新型偏振器件,该器件采用三块材料参数完全相同的方解石晶体构成,位于两侧的晶体均可分别与中间的晶体形成一个格兰-泰勒棱镜,使其翻转180前后均能实现检偏功能;详细介绍了该器件的工作原理及安装和工作方式,并系统分析了新组件在工作过程中可以实现棱镜制造及安装误差的消除,完成光轴方位角的测定。最后通过实验验证了该装置的测角精度为0.5,且系统具有稳定性高、精度高、可操作性强等特点。     

Optimization of a magneto-optical light modulator-Part I: modelingof birefringence and Faraday effect

A comprehensive algorithm for the optimization of the parameters of a magneto-optical light modulator is presented and can be used as a guideline for finding the proper material for a particular application. Starting from the known material parameters as complex refractive index n₀ and complex magneto-optical constant Q, the optimum angle of incidence and polarization status of the considered lightwave and the optimum analyzer angle have to be found in order to attain the maximum signal-to-noise ratio (SNR) at the detector output. In case of the Faraday-effect the optimum thickness of the magneto-optical medium has to be found additionally. Besides the inherent magneto-optical effects of the ferromagnetic medium a possibly existing natural birefringence of the material is taken into account. The theory is formulated in terms of the Fresnel coefficients and gives the solution for the three fundamental effects (longitudinal, polar, and transverse) for the most important magneto-optical materials     

波片相位延迟的精确测量及影响因素分析

提出一种精确测量波片相位延迟的方法。将待测波片置于起偏器和检偏器之间,转动待测波片和检偏器至不同的位置并探测输出的光强,得到波片的相位延迟。采用光源调制技术和解调技术,抑制了连续光所无法克服的背景光干扰和电子噪声的干扰;将光路分为测量光路和参考光路,采用软件除法技术,消除了光源波动的影响,从而实现波片相位延迟的精确测量。详细分析了影响测量精度的误差因素,主要有光源波长变化、温度变化、入射角倾斜、转台转角误差和光源波动,计算了1064 nm波长时厚度为0.52 mm的λ/4多级结晶石英波片产生的相位延迟误差,其中光源波动的影响在作除法后有显著的改善,各误差因素的总测量误差为±1.58°。实际测量了该λ/4结晶石英波片的相位延迟为91.06°±1.78°,与理论分析相符。该测量和误差分析方法同样适合其他的波片。     

Liquid-crystal color display by DAP-TN double-layered structure

A liquid-crystal display device is reported combining a polarizer, a deformation of aligned phases (DAP) cell, a twisted nematic (TN) cell, and an analyzer in series arrangement. The color of the transmitted light can be modulated by the application of voltage to the DAP cell. The transmission properties of the device can be switched from the DAP mode for crossed polarizers to that for parallel polarizers by the application of voltage to the TN cell. This improves control of the transmitted color.     

Multitap Photonic Microwave Filters With Arbitrary Positive and Negative Coefficients Using a Polarization Modulator and an Optical Polarizer

A novel multitap photonic microwave filter with arbitrary positive and negative coefficients implemented using an electrooptic polarization modulator (PolM) and an optical polarizer is proposed and experimentally demonstrated. In the proposed filter, the optical polarizer is connected at the output of the PolM with its transmission axis aligned at an angle of 45 to one principal axis of the PolM. By adjusting the polarization direction of the input lightwave to be 45 or 135 to one principal axis of the PolM, an inverted or noninverted intensity-modulated optical microwave signal is obtained at the output of the optical polarizer, which leads to the generation of a negative or positive coefficient. A time delay difference between adjacent taps is generated by using a wavelength-dependent delay line. A five-tap photonic microwave filter with arbitrary positive and negative coefficients is demonstrated. The reconfigurability of the filter is also investigated.     

基于像素偏振片阵列的实时水下目标成像技术

借助偏振成像可以增强水下目标的探测效果。传统的偏振成像方法需要光学检偏器的机械转动来实现,这限制了其在水下的实时探测性能。采用基于像素偏振片阵列图像传感器开发的相机设计了一种水下实时成像系统。系统通过阵列上排布的四向微偏振片一次性捕获四向偏振图像,从而全局估算背景杂散光的偏振角和偏振度。然后利用偏振信息反解得到杂散光光强,最后借助水下成像物理模型得到去散射后的目标增强图像。实验结果表明,将像素偏振片阵列图像传感器应用到水下成像能够有效增强水下图像的对比度,且成像处理过程实时快速,进一步提高了水下目标的探测效率。     

Wide-View and Broadband Circular Polarizers for Transflective Liquid Crystal Displays

A simple wide-view and broadband circular polarizer comprising of a linear polarizer and two uniaxial films is proposed to enhance the viewing angle of transflective liquid crystal displays (LCDs). For the transmissive mode, over the entire 90deg viewing cone, the normalized light leakage from two stacked circular polarizers is suppressed to below 1.5times10^-2, and contrast ratio over 10:1 is obtained using a normally black vertically aligned transflective LCD. At the same time, this configuration warrants a broadband operation and reasonably good viewing angle (10:1 contrast ratio is over 40 at all directions) for the reflective mode. The physical mechanisms for achieving broadband operation and wide viewing angle are discussed.