[实用新型]一种光学相位延迟精密测量系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种光学相位延迟精密测量系统，特别是涉及一种适用于测量波片等光学延迟器件的光学相位延迟精密测量系统，属于光学测量技术领域。

背景技术

由于工业生成技术的不断提高，人们对器件的精度提出了越来越高的要求，光学仪器以其高精度的特点得到了广泛应用，光学器件的精密测量得到了越来越多的关注，在光学器件相位延迟测量方面，目前现有的精密测量系统采用的技术有波片相位延迟的分束差动自动测量(郝殿中，宋连科，波片相位延迟的分束差动自动测量，光电子.激光，16(5)，2005：601-604)，其技术原理如图1所示，其原理为入射光经过起偏器3起偏后，依次经过待测波片R_x4和渥拉斯顿(Wollaston)棱镜5，两出射光束分别由两个探测器6收集，经差动放大器7放大处理，进入计算机处理系统9。起偏器3和待测波片R_x分别放在由步进电机8驱动的可旋转载物台上。步进电机的驱动脉冲由控制单元9给出，通过两个编码器10对角度进行闭环反馈控制。当入射线偏振光电矢量振动方向与渥拉斯顿(Wollaston)棱镜的两出射光束的矢量振动方向(x、y轴)分别成45度角时，棱镜分成的两束光的能量相等，输出信号为零或最小。放入待测样品Rx，调整使其快轴(或慢轴)与x轴成45度角，此时是一个平衡位置，计算机的读数仍为零或最小。Rx旋转一周，重新回到平衡位置。若有8次读数为零或最小，该样品为1/4波片，否则为非标准样品。在平衡位置的基础上，起偏器3旋转角度α，会改变平衡输出的位置，随后通过旋转R_x一个β角度，重新得到平衡位置。读取β，并利用如下理论公式，可以求出样品的延迟相位δ。

cosδ=-tg2βtg2(α-β)]]>

现有技术中也有采用计算波片相位延迟量来进行精密测量的技术(徐文东，李锡善，波片相位延迟量精密测量新方法，光学学报，1994，14(10)，1096-1101)，其技术原理图如图2所示，其原理为准单色光经准直后入射到可旋转的起偏器3上。以竖直方向为x方向，水平方向为y方向，起偏器的起偏方向为θ。经过机械-光学旋光调制器4后，光束的偏振面以θ为中心左右摆动。这样的偏振光通过光轴方位与x轴成45度的1/4波片5后成为两个相位被调制、偏振关系分别与x和y轴平行的线偏振光。若待测样品6的光轴与x和y轴平行，那么两束光将以o光和e光的方式经过样品，使样品的相位直接叠加在原有相位差上。两束光通过透光方向为45度的检偏器7后发生干涉。调整起偏器方位角使探测器8得到的方波信号为零(可用锁相放大器进行检测)，此时若不加调制，干涉将发生在极值点(亮点或暗点)，代入下式，从起偏器旋转的角度可得到样品的相位值δ。

δ=-2θ-π2]]>(亮点)，或δ=-2θ+π2]]>(暗点)

上述两个现有技术存在的问题和不足是：

1、都是间接测量方式，先测量出现极值点时补偿器件的转角，再转换为相关的相位信息，测量误差大，机构复杂，仪器成本高；

2、测量结果受到仪器准直、共轴等装调误差的影响很大；