[发明专利]一种快速测量宽波段波片相位延迟量的装置和方法

权利要求书

1.一种快速测量宽波段波片相位延迟量的装置，包括波长可调谐激光光源(1)、起偏器(2)、带旋转结构的待测波片(3)、检偏器(4)和能量探测组件(5)，其特征在于：

波长可调谐激光光源(1)产生的特定波长激光光束通过起偏器(2)起偏，起偏后的线偏光经过带旋转结构的待测波片(3)，再经过检偏器(4)后被能量探测组件(5)探测，通过旋转带旋转结构的待测波片(3)来改变出射光的偏振状态，从而导致能量探测组件(5)探测到的能量变化，通过能量变化情况来准确快速标定带旋转结构的待测波片(3)的相位延迟量；通过波长可调谐激光光源(1)来改变出射激光光束的波长，从而获取宽波段波片的相位延迟量。

2.根据权利要求1所述的一种快速测量宽波段波片相位延迟量的装置，其特征在于：所述的波长可调谐激光光源(1)波长范围需要与带旋转结构的待测波片(3)相适应。

3.根据权利要求1所述的一种快速测量宽波段波片相位延迟量的装置，其特征在于：所述的起偏器(2)与检偏器(4)为带旋转结构的偏振片，偏振片的使用波长范围需要覆盖带旋转结构的待测波片(3)的波长，同时该波段偏振消光比优于5000：1。

4.根据权利要求1所述的一种快速测量宽波段波片相位延迟量的装置，其特征在于：所述的能量探测组件(5)所测量波长范围包括带旋转结构的待测波片(3)测试波长范围。

5.一种基于权利要求1所述快速测量宽波段波片相位延迟量的装置的相位延迟量测量方法，其特征包括以下步骤：

1)固定波长可调谐激光光源(1)和能量探测组件(5)，使得激光能量可以被能量探测组件(5)完全探测到，在波长可调谐激光光源(1)和能量探测组件(5)之间分别放置起偏器(2)、检偏器(4)，使得出射光从起偏器(2)、检偏器(4)的中心附近透过，开启波长可调谐激光光源(1)，使得输出光波长为λ_i，此时波长为λ_i的输出光为椭圆偏振光，其偏振态可由一个4X1的斯托克斯矢量表示为；

2)将起偏器(2)固定在某特定角度，此时起偏器(2)的透光轴角度为α，其中α为起偏器(2)光轴与水平方向的夹角；通过旋转检偏器(4)使得能量探测组件(5)探测到的能量最小，此时检偏器(4)所处的透光轴角度与起偏器(2)正交，再将检偏器(4)旋转90度，此时检偏器(4)的透光轴角度也为α，固定起偏器(2)、检偏器(4)的角度不变，此时起偏器(2)、检偏器(4)的穆勒矩阵M₂、M₄可以表示为：

3)将带旋转结构的待测波片(3)放置于起偏器(2)与检偏器(4)中间,通过调节带旋转结构的待测波片(3)的位置和角度,使得波长可调谐激光光源(1)的出射波长为λ_i的激光经过带旋转结构的待测波片(3)中心垂直入射,假设带旋转结构的待测波片(3)在波长为λ_i处的相位延迟为此时带旋转结构的待测波片(3)快轴处于任意角度θ，其中θ是带旋转结构的待测波片(3)快轴与水平方向的夹角，此时带旋转结构的待测波片(3)的穆勒矩阵M₃可以表示为：

4)波长可调谐激光光源(1)产生的输出光波长为λ_i的激光,依次经过起偏器(2)、带旋转结构的待测波片(3)、检偏器(4)后,被能量探测组件(5)探测,最终的出射光偏振态可以表示为：

通过计算可知：

5)最终的出射光偏振态可知，出射光的能量E可以表示为：

通过旋转带旋转结构的待测波片(3)，即改变带旋转结构的待测波片(3)快轴方向θ，旋转过程中通过能量探测组件(5)探测出射光的能量E的最大值E_max和最小值E_min，其输出值满足：

则：

6)改变波长可调谐激光光源(1)输出的波长λ_i，并重复步骤5)，最终可以得到带旋转结构的待测波片(3)在宽谱段波长范围下对应的相位延迟量，从而带旋转结构的待测波片(3)获取宽谱段范围内的相位延迟δ(λ)，其中相位延迟量δ是波长λ的函数，波长λ为其自变量。