波片位相延迟的测量方法

用相位检测的方法,通过测量待测信号与参考信号的位相差来得到待测波片的位相延迟,与传统的方法相比,这种方法简化了测量设备和测量过程,测量的精度更加容易保证,并且能够测量任意位相延迟及任意波长下的波片。     

测量云母双折射率的波长调制补偿方法

根据云母折射率的色散关系和相位延迟随波长变化关系,给出了一种测量双折射率比较精确的方法.通过测量云母材料的厚度和相应厚度情况下作为λ/4波片使用所对应的波长,利用相位延迟与波长及厚度函数关系式直接求得云母的双折射率.该方法简便,测量精度达到10-5量级.     

基于激光频率分裂的波片位相差测量方法

应用激光频率分裂技术可以测量波片的位相延迟。将波片插入到激光谐振腔内,使激光纵模产生分裂,分别探测由同级和不同级分裂纵模产生的相邻两个频差,就可以求得波片的位相延迟。这种方法只需测量频差而不依赖于任何机械量的测量,并可以将位相延迟的测量溯源到激光的波长上。实验表明,该系统的测量分辨率可达0.003°,多次重复测量的偏差在0.05°以下,系统不确定度对于厚度1.5mm的石英晶体1/4波片约为1′。     

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。     

利用λ/4波片测定任意波片的位相延迟角

讨论了利用λ/4波片测定任意波片位相延迟角的原理,介绍了实验测定的方法。     

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。     

基于光谱干涉技术的波片相位延迟量测量方法

作为波片最重要的技术参数，波片相位延迟量的精确度会直接影响整个偏振光学系统的性能，在有些情况下，使用前需要对其进行精确测量。根据偏振干涉光谱曲线分布特性提出了一种测量波片相位延迟量的方法。此方法是将待测波片置于起偏镜和检偏镜之间，利用分光光度计测量一定范围内光谱透射率曲线，通过精确提取曲线上定值透射率对应波长，利用公式可同时获得待测波片的绝对相位延迟量、有效相位延迟量、波片级次、波片厚度等多个光学参数。理论分析和实验结果表明，该方法适用于具有任意延迟量的晶体零级或多级波片，具有测量精度高、对起偏镜与检偏镜透振方向和待测波片快轴方向调节无严格要求、操作简单的优势。     

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.     

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。     

复合补偿法测量波片的相位延迟

根据复合波片的理论,采用任意相位延迟的波片作为补偿片,利用最小光强跟踪调节的方法,来测量待测波片的相位延迟量,其精度优干0.5。     

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。     

石英波片相位延迟随温度的变化行为

介绍了波片的相位延迟量随温度的变化行为,并提出一种测量相位延迟量的方法。由于温度的变化会对波片的相位延迟量产生影响,从而影响波片的使用精确度,为减小此影响,提高波片在不同温度下的使用精确度,需要对波片的特性进行分析。理论和数值地分析了石英波片的温度特性,得到石英波片的折射率温度系数和热膨胀系数的关系及折射率温度系数与波长的关系,为正确设计和使用波片提供参数选择依据。一块厚约1.8 mm的波片,对应波长632.8 nm,温度每升高1℃,其延迟量约减少1°。针对石英波片在不同温度下使用时的不足之处,提出一种测量方法(即电光调制法)用来测量波片的相位延迟量,当信号电压控制在±700 V时,其延迟测量精度可控制在1%以内。     

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。     

分束探测法测量波片的相位延迟

本文给出了一种新的光电探测方法测量任意波片相位延迟的理论及实验方法。可应用于近红外、可见及紫外区域。特别使用于λ/2和λ/4波片的相位延迟的测量,实验精度可达0.2％。     

大口径近红外激光液晶波片研制

介绍了液晶光学器件在高功率激光装置上的应用,设计并制作了通光口径为50mm×50mm的1053nm红外液晶λ/4波片,测量了液晶波片的液晶层厚度、位相延迟和激光损伤阈值.初步验证了液品波片在高功率激光装置上应用的可行性.     

云母晶体最大双折射率温度系数的测定

由于温度会对云母晶体的最大双折射率产生影响,影响云母波片的使用精确度.利用偏光干涉法测定了云母晶体的最大双折射率温度系数.利用岛津UV-3101PC分光光度计,在其样品室中加入温控装置.测出80 μm,300 μm和813.5μm三个不同厚度的云母波片在不同温度下的偏光干涉谱,发现干涉谱发生漂移.通过对偏光干涉谱极值点所对应波长的精确判断,准确计算出相应温度下波片的最大双折射率.求出云母晶体在紫外波段和可见光波谱段的最大双折射率温度系数表达式.实验是在波长精度为0.05 nm时进行的,测量的双折射率精度可达到10-5.     

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)     

云母波片相位延迟的偏光干涉测量法

通过数值模拟证明利用偏光干涉法和最小二乘法测量云母波片相位延迟的测量精度提高近一个数量级。     

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。     

亚波长光栅用于实现宽光谱消色散1/4波片的研究

基于严格耦合波理论 ,分析了共振区域矩形位相光栅的衍射特性 :位相延迟与光栅周期、占空比、槽深的关系 ,并设计出在 40 0～ 80 0nm范围内的消色散 1/4波片光栅 ,可以实现较为平坦的衍射效率和位相延迟曲线 ,其中位相延迟可保持在 90°左右 ,最大偏差小于 9% ,达到甚至优于普通二元复合消色散波片。通过对加工及安装误差的讨论 ,得到了影响消色散波片光栅性能的主要加工误差是槽深误差和占空比误差。