[发明专利]一种基于圆偏振光的反射增强型旋光仪

说明书

一种基于圆偏振光的反射增强型旋光仪，由半导体激光器发射部分偏振光，通过偏振片产生Y方向偏振的线偏振光，经过分束器被分离为两束Y方向线偏振光，透射束保持传播方向不变，反射束经过全反射镜调整方向，与透射束平行。两束光各自通过快轴与Y轴方向成‑45°和45°的1/4波片，产生右旋圆偏振光和左旋圆偏振光，经过溶液池后，各自产生不同的附加位相。本发明依靠波片的组合，人工引导相位变化，使得光束在旋光溶液中折返时，旋光角能够累加。同时将线偏振光分解为左旋与右旋圆偏振光，将旋光角的信息在压缩到相位信息中去，避开了多次反射对光线的起偏效应，能够显著放大旋光角，实现更高精度的旋光度/浓度测量以及动态监测。

技术领域

本发明属于光电领域，具体涉及一种基于圆偏振光的反射增强型旋光仪。

背景技术

在各类物理实验和化工分析中，常会出现对旋光物质溶液的浓度和比旋光度的测量。目前人们使用的仪器通常为旋光管，依靠人工，磁致旋光效应或者机械搜索方式进行旋光角度的测量。近年来，国内有提出使用对称的偏振片将旋光角度转化为光强的仪器设计。但当溶液浓度较低，旋光角较小时，以上所有方法的精确度都会受到影响。其根源在于：与磁致旋光不同，光在自然旋光物质中来回渡越时，旋光角不会叠加，而是会相互抵消，如图1所示。但旋光管又不能做的太长，因此产生了限制。同时，即使通过一些手段，使光束在两组镜面中反射时偏转角能够叠加，但由于不能采用平行平面腔的结构(输出光束的成分会比较复杂)，若要往返增强，则每一次入射都不能是正入射，这会导致光波的p分量和s分量对应不同的反射率，使得偏转角度不仅受到旋光溶液的影响，还受到多次反射的起偏效果的影响，直接干扰最终读数的准确性。

而假如我们能找到一些方法，使得光束在若干组镜面间反射时光振动矢量的偏转角(旋光角)能够叠加而不是互相抵消，就可以反复的利用旋光管的长度，提高测量准确性。但还有一个问题存在，即：光在镜面处反射时会受到起偏效应的影响，而光矢量的偏转角不能受到除了旋光溶液以外其他任何因素影响，因此必须使用平行平面腔的结构，使得每一次反射都是正入射，消除起偏效应。但这样又会使得光永远无法出射，因此反射面之间必须有一角度，但这样又回到了刚才“光矢量的偏转角不能受到除了旋光溶液以外其他任何因素影响”这个问题，陷入了循环。

总结来说，要在两个方面突破：1、如何使反射后的旋光角能够累加起来而不互相抵消；2、如何在使用反射镜的同时避开起偏效应。这也是本专利解决的两大关键问题。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种基于圆偏振光的反射增强型旋光仪。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于圆偏振光的反射增强型旋光仪，其特征在于，包括：半导体激光器、偏振片一、分束器、全反射镜一、全反射镜二、全反射镜三、1/4波片一、1/4波片二、溶液池和偏振片二；所述半导体激光器发射一束部分偏振光，所述部分偏振光沿水平传播，其传播路径方向为Z方向，部分偏振光通过偏振片一，产生一束Y方向偏振的线偏振光，Y方向为水平面上与Z方向相垂直的方向；所述线偏振光经过分束器被分离为两束Y方向线偏振光，其中，透射光束保持传播方向不变，反射光束经过全反射镜一调整方向，与透射光束平行，透射光束经过全反射镜二、全反射镜三调整，使其光程与反射光束一致；所述透射光束通过快轴与Y方向成-45°的1/4波片一后，产生右旋圆偏振光，所述反射光束通过快轴与Y方向成45°的1/4波片二后，产生左旋圆偏振光；所述右旋圆偏振光和左旋圆偏振光经过溶液区后，汇合在Y方向的偏振片二上。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

所述溶液池包括依次排布的双玻璃管连体结构和磁致旋光部件。

所述双玻璃管连体结构内部填充有溶液，包括平行排布且中部相连通的玻璃管一和玻璃管二；