[发明专利]一种晶体光轴取向的测量方法

说明书

本发明公开了一种晶体光轴取向的测量方法，包括：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晶体样品的表面，采用穆勒矩阵测量系统测量此时晶体样品的第一穆勒矩阵；将晶体样品或入射光绕着第一旋转方向旋转角度ω以使得入射光以入射角为ω入射到晶体样品的表面，并采用穆勒矩阵测量系统测量此时晶体样品的第二穆勒矩阵；再将晶体样品或入射光绕着第二旋转方向旋转角度2ω以使得入射光以入射角为‑ω入射到晶体样品的表面，并采用穆勒矩阵测量系统测量此时晶体样品的第三穆勒矩阵；根据第一穆勒矩阵、第二穆勒矩阵和第三穆勒矩阵计算得到晶体样品的光轴取向。本发明能实现单轴晶体光轴取向的快速准确测量。

技术领域

本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种晶体光轴取向的测量方法。

背景技术

非线性光学中，单轴晶体的光轴取向对于研究晶体双折射现象中寻常光(o光)与非寻常光(e光)的离散及其变化规律的定量分析具有十分重要的作用。另外，以偏振光为光源进行检测是信息光学研究领域的一个重要方法，偏振光的产生通常要用到晶体(通常是单轴晶体)制作的光学元件，原理也与晶体的各向异性相关，因此，晶体光轴方向的确定对于研究晶体的光学性质具有十分重要的意义。

目前已知的确定晶体光轴取向的方法包括：X射线衍射法，采用X射线衍射仪测定晶体的衍射图谱进而确定其光轴取向；利用晶体的偏振光干涉，采用偏光显微镜，得到晶体的偏光干涉图辅助确定晶体的光轴取向；也有课题组提出了基于惠更斯原理的测定晶体光轴取向的方法，此方法根据惠更斯折射率椭球理论，推导了光波垂直入射的情况下，晶体的光轴位置与双折射出射光线之间的关系式，通过实验计算晶体的光轴位置。关于现有的测量晶体光轴取向的方法，X射线衍射法精度为0.1°，较为精确，但实验需要预先了解所测晶体的结构参数，和晶面与衍射峰之间的具体对应关系，且所用设备价格昂贵，过程中要有特定的检验、防护措施，所以该方法实施起来较为复杂，且测量的晶体范围有限；偏振光干涉法则具有较大的误差(3°-5°)；基于惠更斯原理的检测方法需要精确测量样品厚度和双折射出射光线轨迹圆的半径，对于厚度较薄的样品，如厚度为几百微米的纳米晶体薄膜，当出射光线宏观上不可区分时，该方法失效。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种晶体光轴取向的测量方法，基于穆勒矩阵偏振成像，能实现单轴晶体光轴取向的快速准确测量。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明公开了一种晶体光轴取向的测量方法，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。

优选地，步骤S4包括：