[发明专利]双折射光楔光轴方向的多入射角偏振干涉测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及双折射晶体参数检测领域，特别是涉及一种双折射光楔光轴方向的多入射角偏振干涉测量装置。

背景技术

晶体光轴是晶体的重要光学参数，其相对于晶体器件入射表面的三维方向的不同会影响晶体器件性能，因此对晶体光轴三维方向的检测技术显得非常重要。

目前在确定晶体光轴方向上已经存在一些测量方法。M.Laue（FriedrichW,Knipping P,LaueM.Interference appearances in x-rays[J].Ann.Phys.(Berlin),1913,41:971-988.）提出的晶体光轴方向X射线衍射法，测量精度高，但方法复杂，且需要预先知道该晶体的结构参数以及晶面与衍射峰的对应关系；张艺等(张艺,沈为民.单轴晶体锥光干涉的理论与实验研究[J].浙江大学学报(理学报),2005,32(4):403-406.)利用晶体的偏光干涉图确定晶体光轴方向，晶体偏光干涉图通过偏光显微镜来采集，根据光轴出露点(即晶体中平行于光轴方向的折射光线在干涉图中对应的点，也就是黑十字交点)相对于视域中心的位置来测量出光轴方向；D.Su(Su D C,HsuCC.Method for determining the optical axis and(no,ne)of a birefringent crystal[J].Applied optics,2002,41(19):3936-3940.)等采用一种共光路干涉型外差法来测定光轴方向；段存丽等(段存丽,韩军,路绍军,等.基于惠更斯原理确定单轴晶体光轴方向的新方法研究[J].光学仪器,2008,30(4):55-59.)采用惠更斯原理分析光波传播方向，依据光轴与晶体表面法线的关系式，实现晶体光轴方向的测量；沈为民等(沈为民,李卫涛,李群,等.CCD图像法测量晶体光轴方向[J].半导体光电,2006,27(4):485-488.)判定晶体表面法线进行光轴方向的测量；邢进华等(邢进华.用布儒斯特角法同时测定单轴晶体的折射率和光轴方向[J].大学物理,2004,23(6):49-50.)通过测定晶体样品三个表面的布儒斯特角来确定单轴晶体的光轴方向。

上述方法通常是对加工成标准试件的光轴方向测量，要求试件的入射面和出射面相互平行以保证o光与e光两出射光出射方向相互平行，且要求试件o光与e光有大的折射率差。而双折射光楔的入射面和出射面存在夹角，这导致两出射光（o光与e光）不平行，并且两束光折射率差较小，不易区分开，这都对双折射光楔光轴三维方向的测量带来困难。本发明旨在克服上述困难，实现对双折射光楔光轴的三维方向精确测量。

发明内容

为了克服现有技术存在的问题，本发明针对以上不足，提出了双折射光楔光轴方向的多入射角偏振干涉测量装置及方法，用于双折射光楔光轴的三维方向的测量，同时也能用于其他双折射器件的光轴方位测量。

本发明提出了一种双折射光楔光轴方向的多入射角偏振干涉测量装置，该装置包括激光光源（1）、光衰减器（2）、扩束镜（3）、起偏器（4）、双折射光楔（5）、样品测试台（6）、检偏器（7）、面阵探测器（8）以及信号处理系统（9）其中：

激光光源（1），用于提供该装置的输入光源，采用空间相干性好的可见光波段激光器，包括He-Ne激光器和半导体激光器；

光衰减器（2），用于降低激光能量，控制激光光源功率稳定，避免面阵探测器饱和；

扩束镜（3），用于激光扩束，保证激光光源平行出射，获得覆盖双折射光楔横向尺寸的空间相干激光光斑；

起偏器（4），用于激光光束起偏，透光轴方向与水平基准成45°；

样品测试台（6），用于放置待测的双折射光楔（5）和控制双折射光楔入射角，测试台可围绕与放置其平面垂直的轴旋转，实现至少三种不同角度入射至双折射光楔表面产生偏振干涉；

检偏器（7），用于实现偏振干涉，透光轴方向与水平基准成45°，同时与起偏器相垂直或平行；

面阵探测器（8），包括CCD和CMOS探测器，用于接收偏振干涉图信号；以及

信号处理系统（9），包括图像采集卡和计算机，用于采集偏振干涉图信号，计算机根据测量算法进行处理，计算出双折射光楔光轴三维方向；