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°。     

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。     

1/2波片快慢轴方位等效性的研究

为了证明1/2波片的快、慢轴是等效的,本文利用矩阵光学的方法,从理论上进行了分析,结果表明:1/2波片在作为旋光器和延迟器使用时,其快、慢轴方位是等效的。建立了测试光路,对理论分析进行了验证,实验结果和理论分析相符合。     

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。     

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°。     

基于双波片的偏振调控和偏振测量技术

针对双波片偏振调控结构,基于Stokes-Mueller矩阵偏振算法,对双1/4波片和双1/2波片的偏振调控机理作了详尽的理论分析,得出调控偏振态与双波片快轴方向之间的关系,并追迹其在庞加莱球上的运动轨迹.基于双波片调控结构搭建偏振测量系统,根据入射和出射Stokes矢量构建了投影关系矩阵算法,完成了待测元件Mueller矩阵的测量,并分析了波片的快轴方向误差和位相延迟误差对Mueller矩阵测量结果以及对出射偏振态调控精度的影响.分析结果表明:波片的快轴方向误差控制在±2°内,位相延迟误差不大于λ/300时,Mueller矩阵的最大测量误差为0.040 2,波片自身误差对测量结果的影响可以忽略不计;波片自身误差所引起的方位角误差不大于0.16rad时,快轴方向误差引起的椭率角误差最大不超过0.032 rad,位相延迟误差导致的椭率角误差小于0.015 rad,且对偏振度无影响.     

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°。     

消色差λ/4波片

让某一波长的λ/4波片和λ/2波片的两快轴的夹角成60°,组成复合λ/4波片,则该复合片在该波长附近是消色差的.     

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。     

1/4波片在Nd：YAG激光器谐振腔中的应用

1/4波片在Nd：YAG激光器谐振腔内有多种应用,其作用由其在谐振腔内的位置和快轴方向决定.本文以一种电光调Q脉冲Nd：YAG激光器谐振腔为例,详细分析了1/4波片在谐振腔内的各种应用,并提出通过调节1/4波片的快轴方向来控制激光器偏振方向的方法.     

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。     

椭圆偏振光与部分偏振光检验的理论分析

为了检测部分偏振光与椭圆偏振光,从复合波片的理论出发,借助于数学工具,对检测方法做了较为详尽的理论分析.结果表明,只要λ/4波片的快(慢)轴与椭圆偏振光的长(短)轴方位一致,则任何椭圆偏振光经过λ/4波片后均可以补偿为线偏振光,而部分偏振光经过λ/4波片后仍为部分偏振光.并搭建了实验光路,测试结果与理论分析完全吻合.     

复合1／4波片的等效理论及其应用

1/4波片和1/2波片是激光技术中用于激光偏振态变换的关键器件.通常人们使用的1/4波片和1/2波片大部分是由云母劈裂而成的,但是要把云母劈裂成具有严格正确的厚度是比较困难的.对于满足一定条件的两任意延迟量的波片所构成复合波片系统,当快轴之间的夹角为某一特定值时,就可以代替单1/4波片实现从线偏光到圆偏光的变换.本文根据偏振光矢量的琼斯矩阵理论,对这种复合1/4波片的工作特性进行了分析,结果表明对偏振态的变换作用可等效于一旋光器和一单1/4波片的组合.由于波片和旋光器的琼斯矩阵都是幺正矩阵,依据幺正矩阵的性质,推导出了复合1/4波片中等效旋光器的旋转角和等效单1/4波片的快轴取向角的表达式,这就为复合1/4波片的推广应用以及其对偏振态变换的分析带来极大帮助,并给出了处理此类问题的一般方法.借助于我们的等效理论,采用不同材料的两任意延迟量的波片,可望设计出全新的消色差复合1/4波片.(OG24)     

两相对旋转的四分之一波片的激光回馈效应

为解决激光回馈在测量较小双折射元件的相位延迟时存在锁区的问题,研究组合1/4波片在He-Ne激光器回馈外腔中的回馈效应,通过在回馈外腔中放入两片1/4波片,旋转其中一片波片,改变两波片的快慢轴夹角,会产生偏振跳变现象。实验发现,当两波片的快慢轴的夹角改变时,偏振跳变现象一直存在并且跳变点的位置在改变,即组合波片相位延迟可以实现连续变化。当两波片的快慢轴夹角在0°～90°范围内变化时,5次重复实验发现,组合波片的等效相位延迟可从19.79°变化至160.06°,重复测量最大偏差为0.6°,最大标准差为0.25°。组合波片可应用到激光回馈测量微小双折射元件测量当中,作为偏置元件为测量系统调制出所需补偿的相位延迟。     

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°.     

机载偏振遥感仪的偏振定标

针对λ／4云母波片的相位延迟量相对误差为3％—5％和一些云母片对于沿快轴和慢轴振动的光具有不同的吸收系数，设计了一套基于极值法的偏振标定系统，分析了波片快慢轴吸收系数和相位延迟量对输出光强极值的影响，得到了各个通道波片的标定结果。利用上述结果，对理想线偏振光和非偏光进行了定标，其偏振度误差均小于1％。     

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。     

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。     

圆起偏器及其对反向光的隔离性能分析

将1只线起偏器和1只λ/4波片组合，且使得λ/4波片的快轴与线起偏器出射光的光矢量成π/4，组成圆起偏器。用矩阵方法给出了圆起偏器及其对光的反向隔离的机理，并分析了λ/4波片的延迟误差及定位精度对器件性能的影响。     

光弹调制器在偏振方向调制中的应用

提出了一种将光弹调制器应用于偏振方向调制的方法,介绍了它的两种基本使用模式,利用琼斯矩阵对其偏振方向调制原理及其两种基本使用模式进行了分析。光弹调制器和1/4波片形成偏振方向调制器件时,光弹调制器处于两块透光轴相互垂直的1/4波片之间,且光弹调制器的振动轴分别和两块1/4波片的透光轴成±45°角,线偏振光通过此器件其偏振方向被调制。实验验证了光弹调制器组合1/4波片调制偏振方向的原理。将光弹调制器应用在偏振方向的调制中,使现有偏振方向调制技术的光谱范围扩展到了紫外波段。