[发明专利]考虑光谱色散的弹光调制器延迟量定标分析方法及装置

说明书

本发明属于偏振光调制及偏振光谱技术领域，提供了一种考虑光谱色散的弹光调制器延迟量的定标分析方法，包括以下步骤：S1、给弹光调制器提供谐振信号，利用光电探测器探测依次通过起偏器、弹光调制器和检偏器后的激光信号，并对探测到的信号进行数字锁相提取得到倍频项幅值；S2、根据倍频项幅值计算得到PEM延迟量幅值R₀；S3、改变弹光调制器的驱动电压，重复上述步骤，得到弹光调制器在不同驱动电压下的延迟量幅值R₀，并利用公式进行线性拟合，得到比例系数k，对所述弹光调制器的延迟量R进行标定。本发明提高了PEM延迟量的定标精度，可以广泛应用于偏振光调制及偏振光谱技术领域。

技术领域

本发明涉及偏振光调制及偏振光谱技术领域，更具体而言，涉及一种考虑光谱色散的弹 光调制器延迟量定标分析装置和方法，是一种原位、快速、高精度的处理弹光调制器延迟量 色散难题的新方法及装置。

背景技术

弹光调制技术是一种基于弹光效应的光学偏振调制技术。弹光调制器(Photo-elastic Modulator,PEM)谐振工作时，压电晶体对弹光晶体加以周期性变化的机械应力，驱动并维 持弹光晶体振动，并产生周期性变化的双折射，进而实现对入射光的相位调制。现阶段常用 的PEM有长棒状一维PEM和八角对称结构二维PEM。PEM具有较高的工作频率(一般为 40～80kHz)、较大的通光面积和孔径、较高的调制纯度和调制效率、较好的调制稳定性等。 鉴于PEM的这些优势，PEM已被广泛应用于Stokes矢量分析、线性双折射检测、椭偏参量 测量、Muller矩阵分析等领域。此外，PEM的通光晶体可选熔融石英、氟化钙、硒化锌、单晶硅、单晶锗等各向同性光学晶体材料，使得PEM具有较宽的光谱窗口(从深紫外到太赫兹波段)。这些独特优势，使得PEM在高精度、高速偏振光谱成像和瞬态调制光谱测量领域具有巨大应用价值和前景。

然而，在实际具体应用中，对PEM延迟量的精确定标是PEM实现高精度、可操控的偏振调制，并发挥其应用优势的必要前提。现阶段，已有大量关于PEM延迟量定标的方法报道，但这些定标方法都是只注重PEM延迟量随调制电压的变化定标。据文献[精确标定光弹调制器的新方法[J].光学学报,2005,(06):799-802；Calibrations of phase modulationamplitude of photoelastic modulator[J].Japanese journal ofapplied physics,2004,43(2R):827.]报道了采用弹 光调制倍频项比值来确定弹光调制延迟量随调制电压变化关系的方法。目前，还没有PEM延 迟量针对不同波长入射光色散的研究被报道，但是高精度的光谱偏振成像及瞬态调制光谱应 用领域，PEM延迟量的光谱色散研究及定标是十分必要和有意义的。

发明内容

为了克服上述PEM延迟量精确定标技术及方法存在的不足，本发明将PEM延迟量的光谱 色散问题加以考虑和分析，并结合数字锁相的信号处理技术，提供一种原位、快速、高精度、 全面的弹光调制器延迟量定标分析装置和方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种考虑光谱色散的弹光调制器延迟量定标分析方法，包括以下步骤：

S1、给弹光调制器提供谐振信号，利用光电探测器探测依次通过起偏器、弹光调制器和 检偏器后的激光信号，并对探测到的信号进行数字锁相提取得到倍频项幅值；

S2、通过公式计算得到相位幅值δ₀，根据公式R₀＝δ₀λ/2π计算得到PEM延迟量幅值R₀，其中，V_2f表示二倍频信号幅值项，V_4f表示四倍频信号幅值项，J₄(δ₀)表示 4阶贝塞尔级数，J₂(δ₀)表示2阶贝塞尔级数，λ表示波长；