[发明专利]一种检测BGO晶体的残余双折射的装置和方法

说明书

本发明公开一种检测BGO晶体的残余双折射的装置，包括光源、起偏器、1/4波片、具有水平旋转和侧滚旋转功能的光学微调架(简称微调架)、偏振分析仪和计算机。本发明还公开一种检测BGO晶体的残余双折射的方法，首先获取起偏器产生的圆偏振光直接注入偏振分析仪得到的偏振态；然后，将待测BGO晶体置于微调架上，起偏器产生的圆偏振光经待测BGO晶体后注入偏振分析仪得到对应的偏振态，调节微调架，使得到的偏振态与未经过待测BGO晶体的偏振态一致；调节微调架水平旋转和侧滚旋转，得到旋转角度与对应的偏振态；由此计算残余双折射。此种技术方案可通过对输出光偏振态的检测，直接计算BGO晶体残余的微小双折射。

技术领域

本发明属于晶体光学领域，特别涉及一种用于检测各向同性晶体锗酸铋(BGO)的残余双折射的装置和方法。

背景技术

锗酸铋(BGO)是一种重要的各向同性光学晶体，理论上它只有一个折射率n_o，但是由于晶体制造和加工过程中的热效应以及光学冷加工过程中的机械应力，都会产生残余应力，从而导致晶体内存在残余双折射，最终使BGO成为一种各向异性晶体。

由于残余双折射是在热过程和冷加工过程中随机产生的，所以残余双折射也是大小不均的，这对于BGO晶体的使用，带来很多不利影响。尤其是当BGO作为电光晶体使用时，相当于存在了一个随机的初始电压，从而严重影响测量精度。所以，对于BGO晶体的残余双折射的检测，以便保证晶体质量，是一件十分重要的工作。但是，如何使用一种简单装置，就可以实现BGO晶体残余双折射的检测，目前还没有一个方法和相应的装置，本发明就是为了解决这一个技术难点而提出的。

关于双折射的测量，已经提出了若干专利和方法，概括如下：

(1)光纤双折射的测量。相关专利有CN85100420B：单模光纤双折射测量方法(上海交通大学)，CN201510504703：一种基于偏振控制的单模光纤线性双折射测量装置及方法(中国矿业大学)，CN201510428064：一种单模光纤线性双折射测量装置及方法(中国矿业大学)。且不说这些方法有一个天然的缺陷，因为光纤的双折射是一个与光纤的放置状态有关的量，而且这些方法和装置都不适用于晶体双折射的检测。此外，专利CN201210251508：动态纤维双折射测量仪，虽然被测对象不是光纤而是纺织纤维，但也是限于纤维状的样品。

(2)海因兹仪器公司的相关专利：CN1739007A：平面外双折射的测量；CN02825033：双折射测量系统的精度校准；CN200380101656.2:大型样品的双折射测量方法；CN200580036436。这些专利与本发明相比，首先是应用对象不同，它们的应用对象是大型平面样品；其次是测量方法不同，它们都采用了两束光作为光源，并同时检测两束光的输出。众所周知，所谓双折射现象，就是一束光通过双折射材料后分为两束光的现象。所以，测量双折射的大小，就可以直接测量输出的两束光分开的程度(或者空间的距离)直接得到。这种方法，对于常规的较大的双折射材料是有效的。但是，对于BGO这样原本是各向同性的材料、只有很微小的残余双折射的情况，输出的两束光很难分开，所以利用上述专利所提出的方法，是完全不可行的。需要寻找新的方法。此外，专利CN96201855.4：立式双折射测量仪(浙江大学)，基本思路也是测量输出光的明暗条纹，这就要求入射光的旋转角度较大，否则分不清明暗条纹。本发明与它们的区别是采用一束光注入，检测的也是一束光的偏振态，不比区分两束光，或者在没有明暗条纹的情况下检测的方法。所以，本发明并不是受到这些专利的启发而想到的。

(3)专利CN201210088188：一种偏振和双折射测量系统(中科院光电技术研究所)。它虽然采用了一束光照射，但是检测技术采用了三个波片，并采用图像采集卡，将出射光成像在采集卡上，通过图像处理和分析获得偏振与双折射信息。图像采集卡的作用还是要采集输出光的光强分布，与前述专利更为细致一些而已，并不涉及偏振态的测量。

(4)中科院上海光机所提出的相关专利，包括CN201210193165：线性双折射测量装置和测量方法；和CN201310250980：线性双折射测量装置和测量方法。