波片相位延遲度測量分析

閆青艷

摘 要 文章以偏振調(diào)制原理為基礎，憑借技術先進的微處理器、鎖相放大器以及Si探測儀等測量設備，圍繞著瓊斯理論為中心展開對于波片相位的延遲度測量工作，并且在數(shù)據(jù)上面達到自動化形式的處理水平。文章所建立的測量系統(tǒng)具備了如下優(yōu)點：精度高、自動化程度高以及操作簡便。從本次測量的結(jié)果中可以總結(jié)出本次測量擁有400～1000nm的測量范圍，優(yōu)于0.1%的測量準度以及小于0.6%的重復誤差，測量系統(tǒng)主要應用于偏光的領域。

關鍵詞 波片相位；延遲度；光學測量

中圖分類號 TN25 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2016）02-0021-02

對于光學技術領域而言，尤其以偏光器件的應用為主，光學相位延遲器在光學調(diào)制系統(tǒng)中屬于重要的器件。它可以與偏光器件形成配合，使每一個偏振態(tài)得到變換，每一個偏振面得以旋轉(zhuǎn)以及偏振光得到相應的調(diào)制。對于延遲件而言，相位延遲度屬于關鍵的參數(shù)，人們都十分關注其測量的精度。因此，擁有一套高精度測量延遲度的系統(tǒng)是當務之急。測量相位延遲度擁有許多種方法，但是它們都表現(xiàn)出一樣的缺陷，即全為手動的測量方式，而且不能很好地控制測量誤差。文章圍繞著分束差動計算機自動測量法展開對延遲度的測量工作，實驗達到了自動化、誤差小的標準。

1 實驗系統(tǒng)設計

實驗采用如圖1所示的裝置，在電機驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)載物臺上放置起偏器（3）和待測波片（Rx）。步進電機擁有角度為0.36°的步距角，并在齒輪的動力傳輸下實現(xiàn)載物臺的轉(zhuǎn)動，控制單元（11）為電機的驅(qū)動脈沖提供了動力。對于閉環(huán)反饋角度的控制工作由編碼器（12，13）實現(xiàn)，從而可以使角度更加的精確。電機每一步的轉(zhuǎn)動可以使載物臺出現(xiàn)0.072°的轉(zhuǎn)動，使系統(tǒng)擁有更高的精度。探測器（6）與（7）所使用的為同一型號的Si探測器，并且擁有200～1100nm的波長響應范圍。（8）信號于放大處理器進入計算機處理系統(tǒng)。（11）信號最終達到了數(shù)據(jù)的自動化處理。

結(jié)合具體的分析可以發(fā)現(xiàn)，一旦射線偏振光電矢量振動方向和Wollaston 棱鏡兩束光束的矢量振動方向達到45°角時，出自于Wollaston棱鏡的2束光束擁有一樣的能量。實驗中為了不讓散光干擾到實驗的精確度，探測器放于光學屏蔽黑箱之中。緊接著就是放置待測樣品Rx，調(diào)節(jié)它的軸并與X軸達到45°的夾角，這個時間屬于一個平衡的位置，計算機顯示出最小或者0的數(shù)值。Rx每轉(zhuǎn)一圈，那么就出現(xiàn)一個平衡位置。一旦出現(xiàn)0或者最小數(shù)值的次數(shù)達到8次，那么就屬于標準樣品。一旦處于平衡時，起偏器（3）旋轉(zhuǎn)角度α，會使平衡輸出的位置得以變動，緊接著使Rx旋轉(zhuǎn)一個β角度，再在相關公式的基礎上計算出樣品的延遲相位。

2 測試結(jié)果與誤差分析

2.1 測試結(jié)果

在借助圖1所示的實驗裝置基礎上，測量檢查出來的標準和非標準波片，測量采用λ為632.8nm的波長，T為25℃的測試溫度，最終得到如表1中的相應數(shù)據(jù)，δ1為建立在電光調(diào)制法基礎上得到的數(shù)據(jù)。

2.2 誤差分析

為了使散光不影響到實驗的探測系統(tǒng)，將2個Si探測器放于光學屏蔽黑箱里，從而使這種干擾最小化。

程序處理的難點與重點為最小值或者信號零點的判別。對于程序的控制處理，以慢慢逼近的方式使精度達到小于0.05%的誤差范圍內(nèi)，使整體擁有更高的精度。

Wollaston棱鏡主要是從極小值或者信號零點方面影響著系統(tǒng)，軟件上對其已經(jīng)處理完畢，沒有必要再對其進行討論。

3 結(jié)束語

綜上所述，造成這個實驗體系整體的誤差主要源自于角度的測量工作上。因為實驗采用了高精度的步進電機，并且在閉環(huán)控制的基礎上避免了步進電機失去控制帶來的整體誤差，進而使人為調(diào)整角度出現(xiàn)的系統(tǒng)誤差大大減小?？傊?，只要竭力使造成系統(tǒng)誤差的主要因素消失或者減少，都能夠使波片相位延遲度的測量加精確與合理。

參考文獻

[1]李凡月，韓杰，曾愛軍，等.基于相位調(diào)制和樣品擺動的1/4波片相位延遲量測量方法[J].中國激光，2011（2）：209-213.

[2]侯俊峰，于佳，王東光，等.自校準法測量波片相位延遲[J].中國激光，2012（4）：179-185.