[发明专利]一种晶体光轴取向的测量方法

权利要求书

1.一种晶体光轴取向的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：晶体样品放置于第一平面上，将入射光沿着第一方向入射到所述晶体样品的表面，采用穆勒矩阵测量系统测量此时所述晶体样品的第一穆勒矩阵，其中所述第一方向垂直于所述第一平面；

S2：然后将所述晶体样品或所述入射光绕着第一旋转方向旋转以使得入射光以入射角为ω入射到所述晶体样品的表面，并采用穆勒矩阵测量系统测量此时所述晶体样品的第二穆勒矩阵，其中所述第一旋转方向所在的平面垂直于所述第一平面；

S3：再将所述晶体样品或所述入射光绕着第二旋转方向旋转以使得入射光以入射角为-ω入射到所述晶体样品的表面，并采用穆勒矩阵测量系统测量此时所述晶体样品的第三穆勒矩阵，其中所述第二旋转方向与所述第一旋转方向相反；

S4：根据所述第一穆勒矩阵、所述第二穆勒矩阵和所述第三穆勒矩阵计算得到所述晶体样品的光轴取向。

2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，步骤S4包括：

根据所述第一穆勒矩阵计算得到步骤S1中入射光经过所述晶体样品后产生的相位延迟δ_V为：δ_V＝δ₀sin²θ₀；根据所述第二穆勒矩阵计算得到步骤S2中入射光经过所述晶体样品后产生的相位延迟δ₁为：根据所述第三穆勒矩阵计算得到步骤S3中入射光经过所述晶体样品后产生的相位延迟δ₂为：其中，δ₀为所述晶体样品的本征相位延迟，θ₀为步骤S1中所述晶体样品的光轴与折射光线的夹角，θ₁为步骤S2中所述晶体样品的光轴与折射光线的夹角，θ₂为步骤S3中所述晶体样品的光轴与折射光线的夹角，γ为步骤S2和步骤S3中所述晶体样品中折射光线的折射角的角度大小。

3.根据权利要求2所述的测量方法，其特征在于，其中γ的计算公式为：

式中，n为所述晶体样品双折射的平均折射率。

4.根据权利要求2所述的测量方法，其特征在于，其中θ₁、θ₂的计算公式为：

式中，表示步骤S1中所述晶体样品的光轴在所述第一平面的投影与所述第一平面上的坐标轴正方向的夹角。

5.根据权利要求4所述的测量方法，其特征在于，其中根据所述第一穆勒矩阵计算得到：

当所述晶体样品为正单轴晶体时，

当所述晶体样品为负单轴晶体时，

式中，M₂₄为所述第一穆勒矩阵的第2行第4列的阵元，M₄₃为所述第一穆勒矩阵的第4行第3列的阵元。

6.根据权利要求5所述的测量方法，其特征在于，

所述第一穆勒矩阵的表达式为：

其中，为快轴角度，当所述晶体样品为正单轴晶体时，与相差90°；当所述晶体样品为负单轴晶体时，与相等。

7.根据权利要求5所述的测量方法，其特征在于，步骤S4具体包括：

当所述晶体样品为正单轴晶体时，求解所述晶体样品的光轴取向的数学模型为：

当所述晶体样品为负单轴晶体时，求解所述晶体样品的光轴取向的数学模型为：

8.根据权利要求1至7任一项所述的测量方法，其特征在于，所述晶体样品的厚度小于等于1mm。

9.根据权利要求1至7任一项所述的测量方法，其特征在于，所述穆勒矩阵测量系统包括光源、偏振态产生模块、偏振态分析模块和信号光检测器，所述光源发出的光经过所述偏振态产生模块产生不同偏振态的偏振光后通过所述晶体样品，并经由所述偏振态分析模块后到达所述信号光检测器，所述信号光检测器对接收到的信号进行离散傅里叶变换处理得到所述晶体样品的穆勒矩阵。

10.根据权利要求9所述的测量方法，其特征在于，所述偏振态产生模块包括第一线偏振片和第一四分之一波片，所述偏振态分析模块包括第二线偏振片和第二四分之一波片，其中所述第一线偏振片和所述第二线偏振片的通光方向均与第二方向平行，且初始时刻所述第一四分之一波片和所述第二四分之一波片的快轴方向与所述第二方向平行，在实验过程中所述第一四分之一波片和所述第二四分之一波片沿着相同方向转动，且所述第二四分之一波片的角速度是所述第一四分之一波片的角速度的5倍。