光學參數測量裝置及靜態消光比的測量方法
2023-10-18 10:52:59 4
專利名稱：光學參數測量裝置及靜態消光比的測量方法
技術領域：
本發明涉及一種用於測量光學元件光學參數測量裝置及採用該測量裝置測量靜態消光比的測量方法，特別是涉及一種適用於測試多種光學元件的多種光學參數的測量裝置。
背景技術：
光學鏡片、晶體的消光比是衡量其光學性能的重要參數，反映了其內部可能存在的缺陷，如內應力、光學不均勻性等。其消光比就是衡量光學不均勻性的一個重要參數。規定採用=Pmax表示在垂直光軸的平面內橢圓型高斯光束長軸方向的最高光功率，Rnin表示在垂直光軸的平面內橢圓型高斯光束長軸方向的最低光功率。則消光比定義為EX = 101g(Pmax/Pmin)(1)消光比的單位為dB。在實際應用中消光比的測試有著很重要的實用價值。晶體消光比測量的準確性直接影響晶體的研製、生產和應用。目前對於光學元件消光比的測量方法，僅有一些有一定能力和實力的製造商可以進行，或者是購買市場上現成的消光比測試儀來測量，局限性很大。對這些光學元件的使用者來說，其參數的可靠性無法進行有效的驗證，而購買測量儀器價格又比較昂貴，成本壓力太大。
發明內容
為了解決現有技術測量光學元件消光比局限性大、成本較高的問題，本發明提供一種局限性較小、成本較低的光學參數測量裝置。同時，還提供一種採用該測量裝置測量光學元件靜態消光比的測量方法。一種光學參數測量裝置，其包括一個雷射器、一個起偏器、一個用於安裝待測光學元件的工裝、一個檢偏器、一個光電傳感器件，其特徵在於，所述光學參數測量裝置還包括一個具有多個滑動座的導軌，所述雷射器、起偏器、工裝、檢偏器、光電傳感器件中的至少一個設置在所述滑動座上。在一個實施方式中，所述光學參數測量裝置還包括一個擴束鏡和一個縮束鏡，所述雷射器、起偏器、擴束鏡、工裝、縮束鏡、檢偏器、光電傳感器件沿光路依序設置。在一個實施方式中，所述光學參數測量裝置還包括一個可調口徑的光闌，其設置在所述擴束鏡和工裝之間。在一個實施方式中，所述光學參數測量裝置還包括一個衰減片，其設置在所述雷射器和起偏器之間。在一個實施方式中，所述光學參數測量裝置可分別使所述待測光學元件和檢偏器獨立地繞光軸旋轉。
一種採用前述光學參數測量裝置測量靜態消光比的測量方法，其包括如下步驟 安裝待測光學元件之前，旋轉所述檢偏器，使所述起偏器和所述檢偏器的偏振方向垂直；安裝待測光學元件，旋轉所述待測光學元件，通過所述光電傳感器件找出功率最大值Pmaxj^ 率最小值Riiin ；根據所述Pmax和Rnin計算所述待測光學元件的靜態消光比Ex。在一個實施方式中，根據方程EX = 101g(Pmax/Pmin)來計算靜態消光比。在一個實施方式中，所述方法用來測量偏振片、1/2波片或者PBS晶體的靜態消光比。本發明的光學參數測量裝置以及採用該光學參數測量裝置測量光學元件靜態消光比的測量方法由於採用了上述導軌、工裝和滑動座結構，使其可以適用於多種不同的光學元件的測量，因此本發明測量裝置在結構簡單、操作方便、成本較低的同時，還保證了其應用範圍廣泛、局限性較低。另外，本發明的光學參數測量裝置由於採用了擴束鏡和縮束鏡，因此可以減小發散角，而小的發散(發射角)能夠使高斯光束聚焦得更好，因此使得測量更為準確。另外，本發明的光學參數測量裝置測量光學元件靜態消光比的測量方法只需要轉動待測光學元件或者檢偏器中的一個就可以完成測量，因此該方法操作簡單、方便。
圖1是本發明光學參數測量裝置的結構示意圖。圖2是測量偏光片靜態消光比的測量方法的流程圖。圖3是測量電光晶體材料靜態消光比的測量方法的流程圖。
具體實施例方式下面介紹本發明光學參數測量裝置的一較佳實施方式。請參照圖1，圖1是本發明測量裝置的結構示意圖。測量裝置1包括一個雷射器 11、一個衰減片12、一個起偏器13、一個擴束鏡14、一個可調口徑的光闌15、一個用於安裝待測光學元件的工裝16、一個縮束鏡17、一個檢偏器18、一個光電傳感器件19和一個導軌 10。導軌10包括多個可以沿導軌10滑動的滑動座101。待測光學元件20安裝在工裝16 上。雷射器11、衰減片12、起偏器13、擴束鏡14、光闌15、工裝16、縮束鏡17、檢偏器18和光電傳感器件19依序安裝在滑動座101上，並使得它們儘可能好的保持與光路的同軸度。 其中，雷射器11、衰減片12、起偏器13、擴束鏡14、光闌15、縮束鏡17和光電傳感器件19可以固定安裝在滑動座101上，而工裝16和檢偏器18需要轉動安裝在滑動座101上，使得待測光學元件20和檢偏器18可以繞光軸旋轉。光電傳感器件19為功率計。作為一個舉例，在利用測量裝置1測試偏振片消光比時，工裝16本身包含有一個旋轉鏡架和一個布氏角斜面，待測偏振片在該布氏角斜面上放置好後可保證其幾何中心、 旋轉鏡架中心都落在光路上，並且通過該旋轉鏡架可以讓待測偏振片繞光軸旋轉。作為另一個舉例，在利用測量裝置1測試1/2波片、PBS晶體、或電光晶體材料的消光比時，工裝16本身包含有一旋轉鏡架，待測1/2波片、PBS晶體、或電光晶體材料的幾何中心、旋轉鏡架中心都落在光路上，並且通過該旋轉鏡架可以讓待測1/2波片、PBS晶體、 或電光晶體材料繞光軸旋轉。
在另外的實施方式中，縮束鏡17可以是一個反向放置的擴束鏡。光電傳感器件19 還可以選自光電二極體、光電倍增管等。在另外的實施方式中，光闌15還可以設置在衰減片12和起偏器13之間，還可以在衰減片12和起偏器13之間，以及擴束鏡14和工裝16之間分別同時設置一個光闌15。下面介紹採用本發明測量裝置測量光學元件靜態消光比的測量方法。實施方式一測量偏光片靜態消光比請一併參照圖1和圖2，圖2是測量偏光片靜態消光比的測量方法的流程圖。步驟Sl 準備步驟；將雷射器11定好基準光，使光斑儘量打在光電傳感器件19探頭中心。可通過更換衰減片12來實現合適的衰減率，然後調整電流到適當值。旋轉檢偏器18，使起偏器13和檢偏器18的偏振方向垂直，找到功率最大值所處位置後鎖緊固定。步驟S2 測量步驟；在工裝16上放入待測偏振片，慢慢旋轉待測偏振片，通過光電傳感器件19找出功率最大值，記錄下最大功率平均值Pmax ；繼續再旋轉90°，找到功率最小值，記錄下最小功率平均值Pmin。步驟S3:計算步驟；將Pmax和Rnin的值代人公式⑴，即可得出被測偏振片的消光比Ex。實施方式二、測量1/2波片靜態消光比由於1/2波片主方向和線偏振光夾角為45°時，線偏振光通過該波片後振動方向轉90° ；而1/2波片主方向和線偏振光夾角為0°時，線偏振光通過該波片後振動方向不變，因此測量1/2波片時方法與測量偏光片的方法基本相同，區別僅在於步驟S3中旋轉角度不同。具體方法如下步驟Si』準備步驟；將雷射器11定好基準光，使光斑儘量打在光電傳感器件19探頭中心。可通過更換衰減片12來實現合適的衰減率，然後調整電流到適當值。旋轉檢偏器18，使起偏器13和檢偏器18的偏振方向垂直，找到功率最大值所處位置後鎖緊固定。步驟S2』測量步驟；在工裝16上放入待測1/2波片，慢慢旋轉待測1/2波片，通過光電傳感器件19找出功率最大值，記錄下最大功率平均值Pmax ；繼續再旋轉45°，找到功率最小值，記錄下最小功率平均值Rnin。步驟S3』計算步驟；將Pmax和Rnin的值代人公式⑴，即可得出待測1/2波片的消光比Ex。實施方式三、測量PBS晶體靜態消光比測試PBS晶體消光比時的方法與測量PBS晶體的方法基本相同，不同之處在於步驟S3』中待測PBS晶體旋轉90°才能測得消光比。具體方法如下步驟Si」準備步驟；將雷射器11定好基準光，使光斑儘量打在光電傳感器件19探頭中心。可通過更換衰減片12來實現合適的衰減率，然後調整電流到適當值。旋轉檢偏器18，使起偏器13和檢偏器18的偏振方向垂直，找到功率最大值所處位置後鎖緊固定。
步驟S2」測量步驟；在工裝16上放入待測PBS晶體，慢慢旋轉待測PBS晶體，通過光電傳感器件19找出功率最大值，記錄下最大功率平均值Pmax ；繼續再旋轉90°，找到功率最小值，記錄下最小功率平均值Rnin。步驟S3」計算步驟；將Pmax和Rnin的值代人公式(1)，即可得出待測PBS晶體的消光比Ex。實施方式四、測量電光晶體材料靜態消光比請一併參照圖1和圖3，圖3是測量電光晶體材料靜態消光比的測量方法的流程圖。步驟Sll:準備步驟；將雷射器11定好基準光，使光斑儘量打在光電傳感器件19探頭中心。可通過更換衰減片12來實現合適的衰減率，然後調整電流到適當值。旋轉檢偏器18，測得功率最小值Po。步驟S12 測量步驟；在待測件工裝16上放入待測電光晶體後，使光垂直穿過待測電光晶體中心，旋轉轉檢偏器18，分別測得功率最大值Pmax和最小值Rnin。步驟S13:計算步驟；將Pmax和Rnin的值代人公式⑴，即可得出待測電光晶的消光比Ex。對於其他類型的光學元件(如稜鏡、磁光隔離器等)，只需將待測件工裝16進行適當改進(如放置方向、夾持方式等)，也可放置於此開放式平臺進行測量。對於其他光學元件的光學參數(如電光晶體的動態透過率、動態消光比等)，只要原理上適合在圖1所示測量裝置1中測量，均可對測量裝置1的光路適當改進後進行。本發明的測量裝置1以及採用該測量裝置1測量光學元件靜態消光比的測量方法由於採用了上述導軌、工裝和滑動座結構，使其可以適用於多種不同的光學元件的測量，因此本發明測量裝置在結構簡單、操作方便、成本較低的同時，還保證了其應用範圍廣泛、局限性較低。另外，本發明的測量裝置1由於採用了擴束鏡14和縮束鏡17，因此可以減小發散角，而小的發散(發射角)能夠使高斯光束聚焦得更好，因此使得測量更為準確。另外，本發明的測量裝置測量光學元件靜態消光比的測量方法只需要轉動待測光學元件或者檢偏器中的一個就可以完成測量，因此該方法操作簡單、方便。為了舉例說明本發明的實現，描述了上述的具體實施方式
。但是本發明的其他變化和修改，對於本領域技術人員是顯而易見的，在本發明所公開的實質和基本原則範圍內的任何修改/變化或者仿效變換都屬於本發明的權利要求保護範圍。
權利要求
1.一種光學參數測量裝置，其包括一個雷射器、一個起偏器、一個用於安裝待測光學元件的工裝、一個檢偏器、一個光電傳感器件，其特徵在於，所述光學參數測量裝置還包括一個具有多個滑動座的導軌，所述雷射器、起偏器、工裝、檢偏器、光電傳感器件中的至少一個設置在所述滑動座上。
2.根據權利要求1所述的光學參數測量裝置，其特徵在於，所述光學參數測量裝置還包括一個擴束鏡和一個縮束鏡，所述雷射器、起偏器、擴束鏡、工裝、縮束鏡、檢偏器、光電傳感器件沿光路依序設置。
3.根據權利要求2所述的光學參數測量裝置，其特徵在於，所述光學參數測量裝置還包括一個可調口徑的光闌，其設置在所述擴束鏡和工裝之間。
4.根據權利要求2所述的光學參數測量裝置，其特徵在於，所述光學參數測量裝置還包括一個衰減片，其設置在所述雷射器和起偏器之間。
5.根據權利要求1所述的光學參數測量裝置，其特徵在於，所述光學參數測量裝置可分別使所述待測光學元件和檢偏器獨立地繞光軸旋轉。
6.一種採用如權利要求1所述光學參數測量裝置測量靜態消光比的測量方法，其包括如下步驟安裝待測光學元件之前，旋轉所述檢偏器，使所述起偏器和所述檢偏器的偏振方向垂直；安裝待測光學元件，旋轉所述待測光學元件，通過所述光電傳感器件找出功率最大值 Pmax、功率最小值Pmin ；根據所述Pmax和Rnin計算所述待測光學元件的靜態消光比Ex。
7.根據權利要求6所述的靜態消光比的測量方法，其特徵在於，根據方程EX= 101g(Pmax/Pmin)來計算靜態消光比。
8.根據權利要求6所述的靜態消光比的測量方法，其特徵在於，所述方法是用於測量偏光片、或者1/2波片、或者PBS晶體的靜態消光比。
全文摘要
本發明公開一種光學參數測量裝置及靜態消光比的測量方法。該光學參數測量裝置包括一個雷射器、一個起偏器、一個用於安裝待測光學元件的工裝、一個檢偏器、一個光電傳感器件，其特徵在於，所述光學參數測量裝置還包括一個具有多個滑動座的導軌，所述雷射器、起偏器、工裝、檢偏器、光電傳感器件中的至少一個設置在所述滑動座上。本發明光學參數測量裝置結構簡單、操作方便、成本較低的同時，還保證了其應用範圍廣泛、局限性較低。
文檔編號G01M11/02GK102338691SQ201010228520
公開日2012年2月1日 申請日期2010年7月16日 優先權日2010年7月16日
發明者孫海江, 樊仲維, 王家贊 申請人:北京國科世紀雷射技術有限公司