[发明专利]可溯源测量任意波片位相延迟的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及激光测量技术领域，特别涉及对光学波片位相延迟进行测量的方法和装置。

背景技术

波片在涉及到偏振光的很多光学系统中都要使用，位相延迟是其最主要的技术指标，在应用中很大程度上影响着系统的性能，因此精确测量其位相延迟非常重要。当前常用的波片位相延迟测量方法测量精度一般在0.5度～1度左右，设备调整较复杂。有的需要高精度测角仪或标准四分之一波片；有的只适用于四分之一波片而不适用于半波片等的检测。此外现有测量方法不能溯源到自然基准，这些因素使其难以满足日益提高的测量要求。

基于激光频率分裂技术测量波片位相延迟的方法提供了一种系统结构简单，调整方便，只需测量频差而无需高精度测角仪和标准四分之一波片的高精度波片位相延迟的测量方法：在由可沿轴线移动的独立反射镜和激光增益管组成的半外腔氦氖激光器谐振腔内插入波片，会引起激光频率分裂，每一级纵模变成偏振方向相互正交的两个，两分裂模的频率差正比于波片位相延迟。将分裂的频差与纵模间隔相比即可得到波片位相延迟。为避免多模振荡引起的频差混叠，可以分别测量同级分裂模的频差和相邻级分裂模的频差，然后加和得到激光纵模间隔。但是对于近似标准的半波片和全波片，分裂成的两纵模之一与其他级次的纵模频率很接近，激光器将发生闭锁现象，分裂出的纵模不能同时振荡。因此，用上述测量方法对半/全波片的位相延迟进行测量时需要采取特殊的措施。

一种方法是采用在激光增益管两侧加横向磁场，利用横向塞曼效应消除激光器闭锁。采用类似频率分裂的方法，测量分裂模的频差大小和纵模间隔，二者相比即可得到波片位相延迟。由于测量中必需施加横向磁场，并保证磁场方向跟波片快慢轴之一平行，不能在一套装置上测量任意波片位相延迟。

发明内容

本发明的目的在于克服上述基于频率分裂测量波片位相延迟方法的不足，提出一种能够测量包括半波片和全波片在内的任意波片位相延迟的方法及其实现装置。

本发明提出的可溯源测量任意波片位相延迟的方法，针对不同位相延迟的波片，采用频率分裂法，纵模直读法和用附加波片产生位相偏置法分别测量，其特征在于包括下列步骤：

步骤a)将待测波片放入氦氖激光器的谐振腔内，使所述待测波片的快慢轴之一平行于激光初始偏振方向，并使所述待测波片的面法线沿慢轴方向相对于激光轴线倾斜，采用非接触法测量所述波片面法线沿同所述激光轴线成的倾斜角大小；

步骤b)在未计入所述激光谐振腔内残余应力引起的各向异性对所述待测波片测量结果的影响时，调谐所述激光器的腔长，如果没有出现模式跳变现象，则测量同级分裂模频差和相邻级分裂模频差，将所述同级分裂模频差和所述相邻级分裂模频差相加，并且

步骤b-1)如果所述相加结果约为一倍纵模间隔大小，则用频率分裂法测量所述待测

波片位相延迟，计算公式为：φ=ΔvΔv+Δv′π,]]>其中φ为所述待测波片的位相延迟，Δv为所述激光器同级分裂模频差，Δv′为所述激光器相邻级分裂模频差；

步骤b-2)如果所述相加结果约为两倍纵模间隔大小，则采用纵模直读法测量所述待