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。     

光相位延迟的二维测量及系统设计

本文提出了一种测量光相位延迟的新方法；四步相移法，在此原理基础上采用面阵CCD作为光强探测器，设计了一套同时测量待测样品通光面上各点的相位延迟和波片的方位角的测量系统，并较详细论述了该系统的测量原理、系统结构、软件编制及测量结果。实验结果显示该系统用于波片相位延迟测量时其误差不大于4%，测量波片方位角时其误差不大于2%。     

利用迈克耳孙干涉仪测量波片相位延迟量和快轴方向

分析了基于偏振光分量强度测量来确定波片参数的方法,指出这类方法在任意波片的测量上存在的不确定性。分析表明,波片相位延迟量与光强测量值之间存在多值函数关系,因而无法仅由线偏振分量光强测量值来确定波片相位延迟量的真正值,包括无法得到波片的级次及快轴方向。提出了把迈克耳孙干涉仪白光干涉的特征性彩虹条纹作为零光程差的定位参考标志,从而可以对光程差进行绝对测量,可以确切测量波片真正的相位延迟量和快轴方向。利用此方法对商用1/4波片进行了测量,实验结果表明所提出的迈克耳孙干涉仪零光程差法是行之有效的。最后还初步分析了色散对测量的影响,讨论了本方法适用的波片范围。     

波片位相延迟测量的双λ/4波片法

在对波片延迟量的测量中常因光源起伏影响测量精度,出现较大的测量误差,为了避开光源强度起伏的影响,提高系统的测量精度,减小测量误差,用两个标准λ/4波片与待测波片组合,使其满足一定条件等效为旋光器,搭建了一套测量系统,用角度测量替代对光强的直接测量.实验结果表明,该系统可有效避免光源强度起伏对测量结果的影响,测量精度可达0.5°.与传统测量方法相比,该测量系统具有构造简单,不受光源起伏影响,以及测量精度高等特点,是一种便捷有效的测量方法.     

利用消光式椭偏仪精确测量波片相位延迟量

采用消光式椭偏仪精确测量波片的相位延迟量。从理论上分析了椭偏仪测量波片相位延迟量的可行性,重点讨论了标准1／4波片及待测波片的相位延迟量误差对测量精度的影响,并给出相应的实验验证。实验表明：该方法测量过程简单,方便,易受光强波动的影响,测量相位延迟量重复性精度达0．02°,相对误差为0．02％,是一种实用及有效的波片相位延迟量测量的方法。     

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。     

相变型双光路激光光盘位相延迟器件的设计

相变型双光束光学头系统中，用到两块位相延迟器，即四分之一波片（ＱＷＰ）与二分之一波片（ＨＷＰ），其中ＱＷＰ的性能对系统的影响最大，包括光盘读出信号的信噪比（ＳＮＲ）以及伺服信号的质量。本文分析了常规波片的缺点，重点讨论了倾斜光轴波片的设计方法。     

波片延迟误差校正的理论与技术

从几何光学的理论出发,研究波片延迟误差的校正方法。通过研究晶体延迟器件光线入射方向与其延迟量变化的关系,从理论上导出了光线斜入射到波片时波片相位延迟量变化的计算公式,从而证明了可以通过绕与波片光轴平行的轴向或绕垂直于波片光轴的轴向转动波片进行波片延迟误差的校正。用消光法和最小光强法分别对λ/2波片和λ/4波片进行了延迟误差的校正。结果表明,波片的延迟误差可以通过转动波片的方法来消除。     

光学波片相位延迟测量仪设计

将光学波片放入激光谐振腔可使振荡模式发生分裂,测量分裂模的频率差能准确测得波片的相位延迟。基于这一原理,设计了光路沿竖直方向的相位延迟测量仪,可根据频率差不同引起振荡模式的变化采用相应测量方法。对半外腔激光器、光强和频差探测单元、控制程序等部分进行了设计说明。为了实现自动化和高精度测量,系统选定两正交偏振模的等光强点作为工作点,并补偿初始相位延迟和波片倾斜误差。测试表明,仪器能够对任意相位延迟的波片自动判定并测量,对多级波片多次测量的标准差约0.01,总的测量不确定度为0.03（优于/10 000）,且只需要测量激光频率差,具有可溯源性。     

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°。     

红外复合宽带波片的研制

波片延迟片是光学系统中常用的一种重要光学器件。通常所指的λ/2和λ/4波片是对某特定波长而言的 ,当光波波长偏离该特定波长时 ,其位相延迟量也将随之发生变化。在光谱整形、激光调谐和光通讯等领域中经常使用宽带波片 ,它在一定带宽内的延迟量是相同的。国内大多数的厂商一般只能生产单波段波片 (带宽仅± 4 0nm) ,本文用计算机仿真设计了红外宽带高精度复合波片 ,采用石英晶体材料加工出来的复合波片性能与设计指标符合得较好。波片适用范围为 12 0 0～ 16 5 0nm ,中心波长为 1390nm ,λ/2 波片的位相延迟量范围为 180 .0°± 3.6°,λ/4波片的位相延迟量范围为 90 .0°± 3.6°,即相位延迟误差λ/10 0。     

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。     

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。     

波片相位延迟量的测量与快轴的标定

本文提出用空心轴步进电动机带动待测波片调制输出光强,单片机控制步进电动机并同步采样输出光强的光电信号,通过USB接口将采样的光电信号数字量传给上位机,上位机根据步机电动机的时钟脉冲和采样光电信号,求出波片相位延迟的方法。同时提出利用已知四分之波片快轴标定待测波片快轴的新方法。对该方法的不确定度进行了分析。设计制作了实验装置,测量结果表明,四分之波片相位延迟测量的不确定度小于2°。     

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。     

以X箍缩为基础用于光泵X射线激光器的光源

A method using white-light Michelson interferometer and polarization interferometry system for measuring the retardation of wave plates (including the order of retardation) is presented. The linear polarized white-light passes through the test wave plate which introduces retardation between the o-beam and e-beam, and then they are divided by a beam splitter and reflected by two plane mirrors of the Michelson interferometer respectively. Finally three white-light interference packets are formed. For a multiple-order wave plate, the interference packets will be separated absolutely, and according to the optical path between the center packet and one of the side packets, the retardation of multiple-order wave plates can be obtained. The retardation of a lower-order wave plate and the stress of a optical glass can be calculated by using the phase variation after inserting it behind the multiple-order wave plate. The retardations of a multiple-order and zero-order wave plate are measured in experiments, whose results coincide with the ones obtained by spectroscopic method.     

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°。     

基于超消色差1/4波片和AOTF的高光谱全偏振成像技术

针对环境温度、电压、入射角等因素变化对基于声光可调谐滤波器（Acousto-optic tunable filter，AOTF）和液晶可变延迟器（Liquid crystal variable retarder，LCVR）的光谱偏振成像测量精度影响大，且整个系统实现复杂等缺点；考虑到超消色差波片对温度和波长依赖小，结合AOTF高光谱成像的优点，提出了基于超消色差1/4波片和AOTF的高光谱全偏振成像新方法。详细分析了该方法的工作原理，并结合可购买到的最好超消色差1/4波片中相位延迟和快轴随波长的微小波动，进而分析了该波动对偏振测量的影响，并针对这些影响研究了修正策略。搭建了原理样机，对450~950 nm波段进行了偏振测量，修正后偏振度测量误差 1%，对偏振方向的测量偏差 1.8，以633 nm为例，对其全Stokes参量图像进行了具体原理及修正测量验证实验，结果表明，该新技术原理正确，修正策略可行。该研究可为复杂条件下高精度、高光谱全偏振成像技术提供新的理论和实现方案。     

利用位相光栅的实时偏振相移方法的误差分析

利用位相光栅的实时偏振相移方法可实现对动态过程们相的测量,具有很好的应用前景。本文对其作了全面的误差分析,被分析误差源包括１／４波片们相延迟误差、１／４波片方位角误差、偏振片方位角误差、光栅和透镜对不同衍射光波造成的强度和位相误差以及位相计算中干涉图之间的位置匹配误差。     

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。