[发明专利]偏振光斯托克斯参量的分振幅测量仪及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种偏振光斯托克斯参量的测量装置，尤其涉及一种能够实时高速测量，无须计算个别元件的米勒矩阵，结构紧凑小巧的采用分振幅方法的偏振光斯托克斯参量的测量装置。

背景技术

随着偏振光技术的迅速发展，人们希望了解光束的偏振特性。光束的偏振特性是指光束的偏振态。描述光束偏振态的最普遍的方法，是用一组物理量纲完全相同的参量——斯托克斯参量来描述。描述器件性质的米勒矩阵与描述光束的斯托克斯参量的结合，能够解决几乎所有的光束传播问题，这也是整个矩阵光学的核心内容。不仅如此，对斯托克斯参量的测量也是有着很大的实用价值。物体发射或反射的光束的斯托克斯参量带有丰富的物体的信息，因此斯托克斯参量的测量在遥感和军事目标辨伪等技术中有着重要的应用。

根据分振幅测量原理测量偏振态的斯托克斯参量，目前常用的有两种具体的实施方法：FDP（Four Detector Photopolarimeter）和DOAP（Divison of Amplitude Photopolarimeter）。FDP方法的缺点是需要使用特殊材料的探测器，而且要求光束在每次反射时，必须保持在不同的平面内，对角度的要求非常严格。DOAP的方法可以随着系统对精度的要求程度拓展光路的数目以及探测器的数目，而且可以解决宽波段偏振态的实时测量，因此它更具有普遍性和拓展性。

大多数分振幅测量偏振态斯托克斯参量的系统都是采用普通的分光镜，对波长大于在630nm—680nm的偏振光进行研究，而对于现在普遍应用在光纤转播中的1550nm波长的偏振光测量系统非常之少。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种偏振光斯托克斯参量的分振幅测量仪及测量方法，本发明结构紧凑，体积较小，可以将光纤中的偏振光分成四路光路，分别接受检测，得到当前偏振态的四个斯托克斯参量，研究了新波长的测量装置。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种偏振光斯托克斯参量的分振幅测量仪，包括外壳、单纤准直器、偏振分光器、第一双折射棱镜Wollaston 棱镜、第二双折射棱镜Wollaston 棱镜、第一屋脊棱镜、第二屋脊棱镜、第一双纤准直器和第二双纤准直器等；其中，所述单纤准直器、偏振分光器、第一双折射棱镜Wollaston 棱镜、第二双折射棱镜Wollaston 棱镜、第一屋脊棱镜、第二屋脊棱镜、第一双纤准直器和第二双纤准直器封装在外壳内；单纤准直器、偏振分光器、两个双折射棱镜Wollaston 棱镜、两个屋脊棱镜和两个双纤准直器顺序布置；单纤准直器发出的光线与偏振分光器的入射面的夹角为90°；第一Wollaston 棱镜和第二Wollaston棱镜的入射面分别与偏振分光器射出的光线保持垂直；第一屋脊棱镜对准第一Wollaston 棱镜，第一屋脊棱镜的入射面与对准的第一Wollaston 棱镜的两束出射光线垂直，并将这两束光线汇聚到第一双纤准直器；第二屋脊棱镜对准第二Wollaston 棱镜，第二屋脊棱镜的入射面与对准的第二Wollaston 棱镜的两束出射光线垂直，并将这两束光线汇聚到第二双纤准直器8。

进一步地，所述单纤准直器与偏振分光器相距5-8mm，偏振分光器与第一双折射棱镜Wollaston 棱镜和第二双折射棱镜Wollaston 棱镜分别相距4-5mm，第一双折射棱镜Wollaston 棱镜与第一屋脊棱镜相距5mm，第二双折射棱镜Wollaston 棱镜与第二屋脊棱镜相距5mm，第一屋脊棱镜与第一双纤准直器相距7mm，第二屋脊棱镜与第二双纤准直器相距7mm。

一种应用上述分振幅测量仪的测量方法，包括以下步骤：

（1）单纤准直器将光纤中的偏振光耦合进光路中；

（2）偏振分光器将单纤准直器射出的入射偏振光分成振动方向互相垂直的p光和s光两束光，完成由一束光变为两束光的第一次分光；

（3）第一Wollaston 棱镜将偏振分光器发出的一条偏振光分为o光和e光两条不同的折射光线；第二Wollaston 棱镜将偏振分光器发出的另一条偏振光也分为o光和e光两条不同的折射光线；从而将光路扩展到四路，完成第二次分光；

（4）第一屋脊棱镜将第一Wollaston 棱镜发出的两束出射光线转换成两束具有夹角                                                的光，并汇聚到第一双纤准直器；第二屋脊棱镜将第二Wollaston 棱镜发出的两束出射光线转换成两束具有夹角的光，并汇聚到第二双纤准直器；