[实用新型]四分之一波片快轴方位实时测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及偏振测量，特别是一种四分之一波片快轴方位实时测量装置。

背景技术

四分之一波片是一种常用的偏振光学元件，在现代光学测量技术和偏振光应用技术等领域有着广泛的应用。快轴方位是四分之一波片的重要光学参数之一，通常情况下四分之一波片的快轴方位并未标明，在其使用过程中需要精确地测量四分之一波片的快轴方位并在此基础上进行调整。

在先技术[1](参见王伟，李国华，吴福全等.测量波片延迟量和快轴方位的新方法.中国激光，Vol.30，1121-1123，2003)描述了一种可以测量四分之一波片快轴方位的装置，该装置主要由光源、起偏器、检偏器和光电探测器组成。在测量过程中，匀速转动被测四分之一波片并对出射光强进行连续测量，获得出射光强随时间变化的曲线，利用变化曲线中第一个最大值出现的时间与被测四分之一波片的转动速度来计算出被测四分之一波片的快轴方位。由于需要连续转动被测四分之一波片，该装置无法实现快轴方位的实时测量，且需要能够连续稳定地旋转四分之一波片的精密旋转机构，同时光源的光强波动会改变出射光强随时间变化的曲线，而引入较大的测量误差。

在先技术[2](参见Zhengping Wang，Qingbo Li，Qiao Tan，et al..Method ofmeasuring practical retardance and judging the fast or slow axis of a quarter-wave plate.Measurement，Vol.39,729-735，2006)描述了一种测量四分之一波片快轴方位的装置，该装置主要由光源、起偏器、反射棱镜、检偏器和光功率计组成。在快轴方位测量过程中，首先采用其它测量方法如消光法找到被测四分之一波片的某一主轴，将该主轴作为选定轴并使其与起偏器的透光轴成45°角。接着转动检偏器使其透光轴与起偏器的透光轴平行、垂直，在两种状态下光功率计获得两个光强信号。然后将被测四分之一波片转动90°，在检偏器的透光轴与起偏器的透光轴平行、垂直的两种状态下再得到两个光强信号。最后利用这四个光强信号计算出相位延迟量，通过判断相位延迟量的正负来确定选定轴是快轴还是慢轴。由于需要多次转动被测四分之一波片和检偏器，该装置无法实现快轴方位的实时测量，其测量精度受光强波动的影响而对光源稳定性要求很高，需要精密的旋转机构而使装置的结构复杂。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种四分之一波片快轴方位实时测量装置，该装置应能实时测量四分之一波片的快轴方位，测量结果不受光源光强波动的影响，该测量装置具有结构简单、性能稳定和操作方便的特点。

本实用新型的技术解决方案：

一种四分之一波片快轴方位实时测量装置，其特点在于该装置由准直光源，起偏器、标准四分之一波片、衍射分束元件、聚焦透镜、检偏器阵列、光电探测器阵列、放大电路和信号处理系统组成，其位置关系是：沿所述的准直光源的光束前进方向上，依次是所述的起偏器、标准四分之一波片、衍射分束元件、聚焦透镜、检偏器阵列、光电探测器阵列，在所述的标准四分之一波片和所述的衍射分束元件之间设置待测四分之一波片的插口，所述的光电探测器阵列探测的信号经所述的放大电路放大后输入所述的信号处理系统进行数据处理。

所述的起偏器为偏振片、偏振棱镜或者偏振相位掩模。

所述的标准四分之一波片为晶体材料型四分之一波片、多元复合型四分之一波片、反射棱体型四分之一波片或双折射薄膜型四分之一波片，其相位延迟量等于或者非常接近于90°，其快轴与所述的起偏器的透光轴所成的角度为45°或者135°。

所述的衍射分束元件为正交振幅光栅、正交相位光栅或者达曼光栅，利用衍射效应将一束入射光形成多个出射子光束，且至少有三个以上子光束的强度相等。

所述的检偏器阵列为多个检偏器在一个平面内形成的组合体，所述的检偏器为偏振片或者偏振相位掩模。

所述的检偏器阵列由四个结构相同的第一检偏器、第二检偏器、第三检偏器、第四检偏器在同一个平面内按四象限排列组合形成，所述的第一检偏器、第二检偏器、第三检偏器、第四检偏器的透光轴与所述的起偏器的透光轴所成的角度分别为0°、45°、90°和135°。

所述光电探测器阵列为多个光电探测器形成的组合体，或者多元光电探测器，所述的光电探测器为光电二极管、光电三极管、光电倍增管或光电池。