[发明专利]一种用于测量空间光偏振态的方法、自动测量系统与自动测量方法

说明书

本发明公开了一种用于测量空间光偏振态的方法、自动测量系统与自动测量方法，属于空间光偏振态的测量技术。本发明的方法为:观察偏振分析仪，调节微调架；对于线偏振光，测得其方位角；对于非线偏振光，根据被测光的最大椭圆度、当前椭圆度和当前斯托克斯参数间的关系，得到其方位角和椭圆度。本发明通过研究同一次测量中测得的不同参数之间的关系，能够正确地判断被测光是否正入射，从而正确地测量出入射光的偏振态。对应系统包括偏振分析仪、计算模块、驱动模块、探头和电动微调架组成。对于可见光，本发明大大减少了误差；对于不可见光，本发明同样适用，拥有较大的应用范围。

技术领域

本发明涉及一种用于测量空间光偏振态的方法、自动测量系统与自动测量方法，属于空间光偏振态的测量技术。

背景技术

偏振态是描述光的基本参数之一，表征偏振态的参数非常多，包括偏振椭圆、复矢量、斯托克斯参数以及庞加莱球等。由于人眼不能识别光的偏振态，因此，偏振态的识别主要依靠偏振分析仪。

从接收被测光的形态分，偏振分析仪接收的光方式主要有两种，一种是来自于光纤的光，另一种是来自于空间的光。来自于光纤的光，与偏振分析仪的连接方式采用连接器连接，即在偏振分析仪的接收端(也称为探头)直接安装了一个连接器座(法兰盘)，连接器座的轴线平行于探头光敏面的法线，可以确保光是正入射的，因此，只要将光纤的连接器插头直接插入探头的连接器插座内，便可以完成偏振态的测试。但是，对于来自于空间的光，测试就没有那么简单。因为光是横波，它的偏振面是垂直于光束的光轴的，也就是垂直于光波的波矢方向的，所以，只有当入射光的入射方向为垂直于光敏面时(即平行于法线方向)，才能正确地接收到光的偏振态。而当入射光不是正入射，而是斜入射时，就不能正确的获得入射光的偏振态。因此，如何正确地判断入射光是正入射，就成为正确测定入射光偏振态的关键。

对于可见光，可以直观地观察入射光与探头之间的入射角，但是，由于光敏面与探头的端面并不是严格平行，所以利用观察入射角的方法确定是否是正入射，会引入较大误差。对于不可见光，就没有观察入射角的方法，所以需要寻求新的判断方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：

为了确定不可见光是否是正入射到偏振分析仪的光敏面上，同时，也为了精确地判断可见光是否是正入射到光敏面上，从而正确的测量空间光的偏振态，本发明提出了一种正确测量空间光偏振态的新方法，及其对应的自动化测量系统与测量方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

本发明首先提出一种用于测量空间光偏振态的方法，基于偏振分析仪、与偏振分析仪相连的探头以及一个用于固定探头的微调架，进行测量的操作步骤包括：

第一步：将探头初步对准被测光束的光轴；

第二步：观察连接所述探头的偏振分析仪所显示的偏振态；如果是线偏振态，则执行第三步；如果是圆偏振态或椭圆偏振态，则执行第四步；

第三步：调节微调架，使探头接收到的光功率达到最大，然后观察偏振分析仪，判断此时的偏振类别，如果仍然是线偏振光，表明被测空间光的真实偏振态是线偏振态，其方位角即为此时偏振分析仪显示的方位角φ；如果偏振分析仪所示的形状是椭圆偏振光或圆偏振光，则执行第四步；

第四步：调节所述微调架，使偏振分析仪显示的椭圆度χ达到最大值χ_max，并记录下这个值，然后执行第五步；

第五步：调节所述微调架，即时记录当前的椭圆度χ和当前斯托克斯参数中s₁的值，直到满足等式为止；此时的椭圆度χ和斯托克斯参数中的s₁即为当前空间光的偏振态的真实值。

如前所述的一种用于测量空间光偏振态的方法，进一步地，第一步中，前后移动探头，观察偏振分析仪显示的功率，显示出接收到功率时，认为探头已初步对准被测光束的光轴。