[发明专利]光学元件中线性和圆形双衰减的测量

说明书

技术领域

本申请涉及光学元件中线性和圆形双衰减(Diattenuation)的精确测量。

背景技术

许多光学元件显示出公知为双衰减的性质，从而射出光学元件或样品的光束的强度透射比是入射光束的偏振态的函数。强度透射比对于入射光束的一个偏振态为最大值Tmax，而对于该光束的正交偏振态为最小值Tmin。

线性双衰减需要两个参数来描述：(1)角度θ，其是线性偏振光的最大透射轴的角度；和(2)量值L_d，其被定义为(T_max-T_min)/(T_max+T_min)。

发明内容

下面除了描述光学元件的线性双折射、该元件的线性和圆形双衰减性质以外，还描述了一种测量系统。

附图说明

图1是用于本发明的仪器的一个实施例的图示，包括光源模块、光学元件或样品和检测器模块。

图2是光源模块的优选形式的框图。

图3是说明用于该仪器的运动控制器的图示。

图4是示出了使用可见激光作为用于测量计算中的实际光束的引导的图示。

图5是说明了在光源光束准直被样品改变的情况下用于检测器模块的可变孔径。

图6是示出了在光束准直被样品改变的情况下用于检测器模块的固定孔径和再准直透镜的使用的图示。

具体实施方式

本发明的一个优选实施例包括(见图1和2)包含氘灯22(30W)的光源模块20、波长选择器件24(窄带滤波器)和光准直透镜26。

例如罗歇偏振器(Rochon Polarizer)的偏振器定位在光源模块20和检测器模块40中，如图所示。光源模块偏振器28以45度定向，检测器模块偏振器30以0度定向。

光弹调制器(PEM)32定位在光源模块中，并且它的光轴处于0度。PEM 32对光源光束“B”的偏振进行调制。第二PEM 34位于光束“B”的路径中并以45度定向。所关心的光学元件(以下称为样品36)定位在光源和检测器模块之间，因此在两个PEM 32、PEM 34之间。两个PEM具有不同的频率(例如，分别为50KHz和60KHZ)。

检测器42可以是光电倍增管(PMT)。

图1所示的仪器实质上是偏振计，其特别为确定样品中的线性延迟(快轴的量值和角度)、线性双衰减(最大透射轴的量值和角度)、圆形延迟和圆形双衰减而设计。为了测量样品的双折射和双衰减，如图1所示，仅需要一个光学构造。不需要旋转光源和检测器模块或相关联的光学元件。

接下来提供利用米勒(Mueller)矩阵对图1所示的双PEM单检测器构造(dual PEM-single detector configuration)进行理论分析的结果。

变量δ1和δ2是各个PEM 32、34的时间变化相位延迟(δ1＝δ1₀sinω₁t和δ2＝δ2₀sinω₂t)；和

ω₁和ω₂是各个PEM 32、34的PEM调制频率；δ1₀和δ2₀是各个PEM 32、34的峰值延迟幅度。

如果样品同时显示出线性延迟和线性双衰减，那么δ1₀＝δ2₀＝2.405弧度(0.3828波)时，检测器42处相应的DC信号是：

VDC=KI02]]>                               等式(1)

对于确定样品中线性延迟(量值和角度)和线性双衰减(量值和角度)的有用的AC项可以利用贝塞耳(Bessel)函数展开式：