[实用新型]一种椭圆偏振光分析装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及实验与检测设备，特指一种椭圆偏振光分析装置，可用于高等院校偏振光部分实验、波片相位延迟和光在介质界面上反射引起的相位移动量的测量，波片快慢轴的标定等。

背景技术

椭圆偏振光分析是现代光学、光电子学、薄膜等技术中非常重要的一种方法。现有的装置一般有三种形式：一是手动调节通过刻度盘读出检偏器或波片转过的角度；二是采用编码盘用步进电机或手动旋转，通过相应电路显示检偏器或波片转过的角度；三是用圆光栅作为测角装置。以上三种方式都有不足之处，方法之一太粗糙，仅能作为定性演示的实验仪器；方式二有较高的精度，但相关装置较复杂；方式三精度较高，但价格昂贵，使用不太方便。特别是作为实验设备不能给出椭圆偏振光的相关参数。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种椭圆偏振光分析装置，基本层次是为高等学校提供一种偏振光分析实验仪器；提高层次是提供一种智能化椭圆偏振光相位差测量装置，用于检测光经波片后的相位延迟量、偏振光经介质界面反射后的相位延迟、波片快慢轴的标定等。

实现上述目的的技术方案为：

椭圆偏振光分析装置结构如图1所示，由光源、起偏器、椭圆偏振光产生器、检偏器、光电探测器组成，其特征在于：增加了空心轴步进电动机、光电信号处理单元、单片机系统、计算机控制和分析系统，空心轴步进电动机位于椭圆偏振光产生器之后，检偏器固定在空心轴步进电动机的轴上，空心轴步进电动机驱动器通过导线与单片机系统连接，光电探测器通过导线与光电信号处理单元连接、光电信号处理单元再通过导线与单片机系统连接，单片机系统通过USB接口与计算机控制系统连接。

上述装置中，将固定在空心轴步进电动机的轴上的检偏器换为四分之一波片，则可实现四分之一波片相位延迟量、偏振光经介质界面反射后的相位延迟量的测量，波片快慢轴的标定等功能。

步进电机驱动器、系统电源、单片机系统、光电信号处理单元安置在一个小型机箱内，机箱上有电源接口、电源开关、电源指示灯、光电信号输入接口、USB接口、光电信号放大倍数调节电位器和调零电位器。

空心轴步进电机一端安装一个可拆卸接口，接口上留有插槽，插槽内可放置检偏器或波片，具体是检偏器还是波片可根据使用需要而更换。

为了减少杂散光的干扰，在光电探测器前端可装有圆筒型光栏。

待分析的光可以是自然光经起偏器和波片产生，也可以是线偏振光经界面反射产生，其经由步进电动机带动的检偏器后，由光电探测器转换为光电信号，模拟光电信号经预处理后再由单片机系统中的A/D转换装置变换成数字量，单片机系统实时采集光电信号数字量，经USB接口电路送入PC机。单片机系统一方面用于实时采集光电信号数字量，另一方面受PC机控制产生空心轴步进电动机所需的控制和驱动脉冲。PC机在获得由单片机系统送来的光电信号数字量的同时，也有了步进电机的转角，根据光电信号和转角的关系，利用计算机分析程序对椭圆偏振光进行分析，获得相应参数。

以波片相位延迟的测量为例，叙述本实用新型装置在椭圆偏振光分析中的方法。光源发出的自然光，经起偏器成为线偏振光，线偏振光经椭圆偏振光产生器后成为椭圆偏振光，椭圆偏振光经由空心轴步进电机带动的检偏器后射到光电探测器上，转换为光电信号，经处理的光电信号再经单片机系统中的A/D转换装置转换为数字量，由单片机系统采集并送入PC机，PC机调用相应处理程序，在波片光轴坐标系中，一方面在显示器上显示极坐标光强分布，同时转换成椭圆偏振光光矢量椭圆。计算机控制与分析系统对数据分析，求出相应光矢量椭圆外切矩形的倾角以及椭圆长轴和X轴之间的夹角ψ，利用公式计算出波片的相位延迟量。

本实用新型具有操作简便，精度高，可以给出给出椭圆偏振光的相关参数。

附图说明：

图1系统设计方案框图

图2系统结构框图

图3单片机系统框图

图4计算机程序流程框图

图中标号：1为光源，2为扩束准直镜组，3为小孔光栏，4为起偏器，5为椭圆偏振光产生器，6为空心轴步进电机，7为检偏器，8为光电探测器，9为机箱电源开关，10为机箱，11为步进电机接口，12为光电信号输入接口，13为USB接口，14为放大倍数调节旋扭，15为放大器调零旋扭，16为电源指示灯17计算机控制和分析分析系统

具体实施方式