[发明专利]转动角度的测量方法

权利要求书

1.一种转动角度的测量方法，包括以下步骤：

步骤S10，提供一测量装置，包括一半外腔激光器、激光回馈单元以及一数据采集与处理系统；

所述半外腔激光器包括一高反腔镜、增益管、增透窗片以及输出腔镜沿半外腔激光器的输出激光轴线依次共轴设置；

所述激光回馈单元包括一双折射元件以及一外腔平面反射镜沿所述半外腔激光器输出激光的光路依次间隔设置，以将从输出腔镜输出的激光反射回半外腔激光器形成激光回馈并从高反腔镜输出；

所述数据采集与处理系统包括一光电探测器，所述光电探测器设置于所述从高反腔镜输出的激光的光路上，以探测输出的激光强度的变化；

步骤S11，半外腔激光器连续输出激光，模式为单纵模；

步骤S12，将待测样品与所述双折射元件固定连接；

步骤S13，以垂直于输出激光方向的轴线为旋转轴转动所述待测样品，旋转角度为θ，所述待测样品带动所述双折射元件共同转动；

步骤S14，驱动所述外腔平面反射镜沿半外腔激光器输出激光的轴线往复运动，通过偏振跳变点获得在θ角度下产生的位相延迟δ的大小，并得到所述转动角度θ的大小：

，

其中，

，

其中，φ_o、φ_e为o光和e光的相位；d为双折射元件厚度；λ为半外腔激光器输出的激光波长；θ_o、θ_e为o光和e光折射角，θ为入射角；n_oo为光线斜入射时双折射元件中o光折射率，n_ee为e光折射率；t为双折射元件的透过率，t下标中o、e表示o光和e光，a表示空气，b表示双折射元件；r为反射系数；n_o为光线正入射时双折射元件中o光折射率，n_e为e光折射率；E(为进入双折射元件的初始光场，E为考虑干涉后的光场分布；ω为激光的角频率，k为波数。

2.如权利要求1所述的转动角度的测量方法，其特征在于，所述双折射元件具有相对平行的两个平面，所述激光器输出的激光沿所述平面的法线入射。

3.如权利要求2所述的转动角度的测量方法，其特征在于，转动待测样品前，所述双折射元件的光轴平行于所述平面，且与所述输出激光的偏振方向一致。

4.如权利要求1所述的转动角度的测量方法，其特征在于，通过一外腔压电陶瓷与所述外腔平面反射镜相连，并驱动所述外腔平面反射镜沿所述半外腔激光器输出激光的方向往复运动。

5.如权利要求4所述的转动角度的测量方法，其特征在于，通过分析光电探测器得到从所述高反腔镜输出的激光强度的变化得到多个偏振跳变点。

6.如权利要求5所述的转动角度的测量方法，其特征在于，所述外腔压电陶瓷输入的电压为三角波电压，驱动所述半外腔平面反射镜的往复运动。

7.如权利要求5所述的转动角度的测量方法，其特征在于，所述待测样品的位相延迟通过以下公式计算：

，

其中，A点至D点或E点至H点为一个激光调制周期，B和F为偏振跳变点，(为待测样品的位相延迟，t_AD表示A点和D点之间的时间间隔，t_BC表示B点和C点之间的时间间隔，t_FG表示F点和G点之间的时间间隔，t_EH表示E点和H点之间的时间间隔。

8.如权利要求1所述的转动角度的测量方法，其特征在于，所述待测样品通过粘帖的方式与所述双折射元件固定连接，待测样品与所述双折射元件共同旋转相同的角度。

9.如权利要求1所述的转动角度的测量方法，其特征在于，所述待测样品的旋转轴位于所述半外腔激光器输出激光的光路上，且垂直于所述输出激光。

10.如权利要求1所述的转动角度的测量方法，其特征在于，旋转θ后，所述激光从初始状态时的沿所述双折射元件的平面的法线方向入射，改变为与所述平面的法线呈θ角入射所述双折射元件表面。