分振幅法偏振光斯托克斯参量测量系统

斯托克斯参量可全面描述光束的偏振态.设计了一个分振幅光度式斯托克斯参量测量系统,在分束镜之间加入1/4波片,使光路在同一平面上.用4个性能一致的探测器同时测量4束与斯托克斯参量有关的光束光强,用偏振片和1/4波片组合产生已知的偏振态来定标该系统,通过矩阵计算,实现快速测量光束的斯托克斯参量,从而确定光束的偏振态.实验结果表明,测量装置构建容易,调节方便.斯托克斯参量的四个分量测量实验值与理论值的偏差小于6%.     

基于斯托克斯椭偏测量系统的多点定标法

斯托克斯椭偏仪可快速测量光束的偏振态,仪器矩阵的精确测量是斯托克斯椭偏仪一项非常重要的技术。为提高仪器矩阵的测量精度,基于四点定标法,提出了斯托克斯椭偏测量系统的多点定标法,并从理论上证明了该方法。在多点定标法的基础上采用六点定标法进行实验验证,结果表明采用多点定标法对系统定标是完全可行的,为斯托克斯椭偏仪的定标提供了新思路。同时六点定标法比四点定标法以及E-P定标法所获得的仪器矩阵更准确,在测量精度方面,该方法获得的斯托克斯参数的总均方根(RMS)偏差为3.15%。     

基于线性神经网络的高速光偏振仪

提出了一种新型的高速光偏振仪。使用一个既能产生反射光衍射又能产生透射光衍射的特殊金属光栅作为分光器,将入射光分为多束。利用光电探测器将其中的四束1级衍射光的光强线性地转换为电信号,将它们作为神经网络的输入,入射光Stokes参数作为神经网络的输出,建立多层线性神经网络模型。通过网络训练,得到电信号与入射光Stokes参数之间的映射关系。测出电信号后,通过训练后的网络可以计算出入射光待测的Stokes参数。测试结果表明:工作波长为632.8 nm时,Stokes参数测量值与理论值的平均偏差小于2%。该仪器结构紧凑、易于安装,具有测量速度快、精度高和非破坏性等优点。     

基于神经网络的分振幅光偏振仪的数据处理

分振幅光偏振仪(DOAP)是一种高速测量光波偏振态的传感器。提出了一种基于人工神经网络(ANN)的分振幅光偏振仪的数据处理方法,将分振幅光偏振仪中电路系统输出的电信号作为神经网络的输入,入射光的斯托克斯参数作为神经网络的输出,建立一个前向多层神经网络模型。通过网络训练,使该网络确立了电路系统输出电信号与入射光斯托克斯参数之间的映射关系。由测量时得到的电信号,利用训练后的神经网络可以计算出待测的入射光的斯托克斯参数。测试结果表明,在测量精度方面,该方法获得的斯托克斯参数的总均方根偏差为1.9%,略优于基于矩阵运算的数据处理方法。     

分振幅斯托克斯参量的椭偏测厚方法

为了实现对纳米级薄膜的快速测量,运用了基于分振幅斯托克斯参量测量的椭偏测厚的方法,对该方法中的原理.计算和参量测量方法进行研究,并构建了实验系统.首先,设计了一个光路在同一平面上的分振幅斯托克斯参量测量装置,用偏振片和1/4波片组合产生已知的偏振态来定标该装置,用4个性能一致的光电探测器实现快速测量光束的斯托克斯参量.然后用实验系统测量纳米级薄膜样品的入射和反射偏振光的斯托克斯参量,求得椭偏参量ψ和Δ,再求得薄膜样品的厚度d和折射率n.讨论了斯托克斯参量测量的误差问题,最后与常用的消光法椭偏仪作了对比测量实验.测量结果与椭偏消光法比较,d和n的相关系数均大于85%,说明两仪器有很好的一致性.实验研究表明,该方法通过测量入射光和反射光的偏振态,能快速测量纳米级薄膜的参数.系统构建容易,调节方便,定标简单.     

USB2.0接口在分振幅光偏振仪中的应用

基于USB2.0接口技术,利用单片机CY7C68013研制了分振幅光偏振仪的电子学系统.光电探测器将光偏振仪光学系统产生的多束光的光强线性地转换为电信号,经信号调理后,由多通道高速A/D转换器转换为数字量,然后通过USB2.0接口高速传输到PC机.利用PC机上的应用程序实现标定和测量时的数据采集和数据处理.测试结果表明:采用该电子学系统的分振幅光偏振仪具有测量速度快、精度高、安装方便等优点,测量时间小于10-3 s,斯托克斯参数的平均偏差小于1%.