[发明专利]偏振激光自准直测试仪

说明书

技术领域

本发明涉及偏振激光自准直测试仪，具体是涉及一种用于检测、测量以及成像等的偏振激光自准直测试仪。

背景技术

标准圆偏振的平行光光源在光学检测、光学测量、生物医学分析以及光学成像等领域均有广泛应用。随着激光技术的迅速发展，采用激光光源作为光学检测、光学测量、生物医学分析以及光学成像系统的测试光源越来越受到人们的广泛关注。近年来，国内外对于如何有效利用激光偏振特性，合理的解决激光光源本身偏振特性对于光学检测、光学测量、生物医学分析以及光学成像等系统影响的研究正在成为光学领域的热点研究课题之一。

采用激光作为光源具有单色性、单向性和高能量等特点，但是由于激光器生产与制造中形成的激光光源本身固有特性，使得激光作为测试光源也存在其固有的缺点，在偏振应用中主要表现为激光输出偏振量不纯或圆偏振态圆不对称和输出光束平行度相对较低。激光输出偏振量不纯或圆偏振态圆不对称使得其作为测试光源时偏振态难以确定或难以选取，而造成偏振分量互相干扰。另外在高精度分析、检测与测量中多需要理想的平行光束，从而可以通过分析被测物对光束的影响得到需要的测试结果，因此光束平行度的好坏也是影响测试结果的另一关键因素。因此在采用激光作为光源时，如何提高光束平行度且使得输出偏振量单一或偏振圆对称成为研究激光测试光源的主要难点之一。另外在采用共光路自准直成像测试中，如何有效隔离光源与成像光，使得不干扰光源稳定性，同时提高成像能量利用率是激光自准直光学测试的主要难点之一。国内外研究多是对激光平行光源、偏振激光光源、激光自准直成像分别使用，对于三者结合得到偏振激光自准直测试仪，并用于光学测试、光学分析与光学成像的少见相关报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于检测、测量以及成像等系统中偏振激光自准直测试仪。该偏振激光自准直测试仪可以使检测、测量以及成像等系统实现自准直返回成像，并为之提供光束平行度良好，输出标准圆偏振返回线偏振且成像光与光源隔离的平行光光源。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种偏振激光自准直测试仪，特征在于其构成包括光源激光器，沿该光源激光器输出光束方向依次是P偏振片、布儒斯特楔形棱镜、1/2波片、凸透扩束聚焦物镜组和偏振分光棱镜，在所述的偏振分光棱镜的反射光方向依次是1/4波片和凸透准直物镜组，在所述的偏振分光棱镜的反射光方向的对侧，即待测物体反射光经所述的偏振分光棱镜的透射光方向依次是凸透镜、凹透镜和CCD，所述的凸透镜和凹透镜构成自准直成像CCD镜头，成像在所述的CCD的靶面上。

所述的1/2波片采用0级1/2波片，所述的1/4波片采用0级1/4波片。

所述的偏振分光棱镜分光面镀有对S光反射，反射率大于99％，对P偏振光透射，透射率大于99％的偏振分光膜。

所述的凸透准直物镜组的口径设置为凸透扩束聚焦物镜组口径的15倍以上。

光源激光器输出光束首先经过P偏振片选择激光光源输出中的P偏振分量输出，向前到楔形棱镜，并以布儒斯特角入射楔形棱镜，布儒斯特入射的特性对P偏振输出激光再次净化，把P偏振片选偏不掉的S偏振分量通过入射面反射掉。光线透过布儒斯特角楔形棱镜后的P偏振分量与剩余S偏振分量达到10000:1。然后光线继续向前到达一片1/2波片，波片的参考波长为光源激光器输出波长。透过1/2波片输出光转换后P偏振分量与S偏振分量比转变为1:10000的高纯度S偏振光。从光源激光器输出依次透过P偏振片、布儒斯特角楔形棱镜和1/2波片后激光输出的发散角保持不变，为激光器原始输出光发散角约为1～1.5rmad。光线透过1/2波片后达到凸透扩束聚焦物镜组。经凸透扩束聚焦物镜组聚焦后输出标准球面光，向前进入偏振分光棱镜后经偏振分光棱镜分光面反射后转向90°。偏振分光棱镜分光面镀有对S偏振光反射，对P偏振光透射的偏振分光膜。光通过1/2波片后以S偏振态前进，到经过偏振分光棱镜反射后到达一片1/4波片，向前透过1/4波片后在1/4波片的作用下S偏振光的偏振方向旋转π/4角度，成为标准圆偏振光。这里由于入射的S偏振光纯度达到1:10000，在经过1/4波片转动π/4角度后，输出圆偏振光的圆不对称性小于0.01％。透过1/4波片后的标准圆偏振球面光向前到达输出凸透准直物镜组，输出凸透准直物镜组的口径设置为凸透扩束聚焦物镜组口径的15倍以上，实现扩束准直输出部分的扩束倍数大于15，使得输出的标准平行光发散角小于0.1mrad。