自髮式多功能偏振光特性實驗系統的製作方法

2023-10-18 06:09:54 2

專利名稱：自髮式多功能偏振光特性實驗系統的製作方法
技術領域：
自髮式多功能偏振光特性實驗系統技術領域[0001]本實用新型涉及一種自髮式多功能偏振光特性實驗系統，屬於偏振光教學實驗儀 器技術領域。
背景技術：
[0002]光的幹涉和衍射現象證明了光的波動性質，而偏振現象表明光是橫波而不是縱 波，即其電場E和磁場H的振動方向垂直於光的傳播方向,對於光偏振現象的解釋在光學發 展史中有很重要的地位。隨著現代通信技術、雷射技術、光電子技術的飛速發展，偏振光被 越來越廣泛的利用。現在偏振光技術已經廣泛地應用於醫療行業(如紅外偏振光治療儀)、 光學儀器(如偏振光眼鏡)、工業(如汽車前擋風玻璃和大燈罩都有偏振片)、娛樂(如立體電 影)、家庭生活(如IXD液晶屏)和科研等各領域。在這些應用領域中，幾乎都涉及到偏振光 的產生及其特性的研究問題，在這些問題的處理中需要相關人員熟練掌握偏振光特性的相 關知識。因此，在理工科相關專業的教學中，對於偏振光特性實驗系統的應用就顯得尤為重 要。[0003]偏振元件種類眾多，偏振光的產生形式多樣，對其特性的研究也千差萬別。因此， 對於不同類型的偏振光需要設計並搭建與之相匹配的特性測試平臺，從而獲得精確的特性 測試結果。目前，我國理工科高校內的偏振光特性測試模式都比較單一，對於光源部分仍 然採用傳統的電源作為能源供給方式，還沒出現集偏振光的產生、特性測試、光電轉換能量 供給功能於一體的自髮式多功能偏振光特性實驗系統，不能夠進行具有一定深度的實驗分 析。因此，為了適應目前偏振光應用領域的飛速發展和高校開展偏振光特性實驗教學的需 要，需要開發多功能的自髮式偏振光特性實驗系統。現有的偏振光特性實驗系統存在的偏 振光特性測試模式單一，對於光源部分仍然採用傳統的電源作為能源供給方式的問題。實用新型內容[0004]本實用新型是為了解決現有的偏振光特性實驗系統存在的偏振光特性測試模式 單一，對於光源部分仍然採用傳統的電源作為能源供給方式的問題，從而提出自髮式多功 能偏振光特性實驗系統。[0005]自髮式多功能偏振光特性實驗系統，它由太陽能電池板、放大器、蓄電池、驅動電 路、發光器件、第二偏振片和顯示裝置，所述太陽能電池板的放大信號輸出端與放大器的放 大信號輸入端相連，放大器的放大信號輸出端同時與蓄電池的充電端和驅動電路的受電端 相連，所述蓄電池的供電端與驅動電路的受電端相連，驅動電路驅動信號輸出端與發光器 件的驅動信號輸入端相連，發光器件發射輻射光束經第二偏振片照射在顯示裝置的光敏面 上。[0006]本實用新型通過發光器件發射輻射光束經第二偏振片照射在顯示裝置的光敏面 上，能夠對各種偏振光的特性進行測量實驗，使偏振光特性測試模式多樣性，對於光源部分 採用在供電端利用太陽能電池板和蓄電池作為電源供電方式。本實用新型可用於偏振光教學實驗中。


[0007]圖1是具體實施方式
一所述的自髮式多功能偏振光特性實驗系統的電氣原理框 圖；[0008]圖2是具體實施方式
二所述的自髮式多功能偏振光特性實驗系統的電氣原理框 圖；[0009]圖3是具體實施方式
三所述的自髮式多功能偏振光特性實驗系統的電氣原理框 圖；[0010]圖4是具體實施方式
四所述的自髮式多功能偏振光特性實驗系統的外觀圖；[0011]圖5是具體實施方式
二所述的自髮式多功能偏振光特性實驗系統中對線偏振光 的檢驗圖；[0012]圖6是具體實施方式
二所述的自髮式多功能偏振光特性實驗系統中對馬呂斯定 律的測量圖；[0013]圖7是具體實施方式
一所述的自髮式多功能偏振光特性實驗系統中對布儒斯特 角的測量圖；[0014]圖8是具體實施方式
三所述的自髮式多功能偏振光特性實驗系統中對橢圓偏振 光和圓偏振光進行檢驗圖。
具體實施方式
[0015]具體實施方式
一、參見圖1所示說明本實施方式，本實施方式所述的自髮式多功 能偏振光特性實驗系統，它包括太陽能電池板1、放大器2、蓄電池3、驅動電路4、發光器件5、第二偏振片8和顯示裝置9，所述太陽能電池板I的放大信號輸出端與放大器2的放大信 號輸入端相連，放大器2的放大信號輸出端同時與蓄電池3的充電端和驅動電路4的輸入 端相連，所述蓄電池3的供電端與驅動電路4的受電端相連，驅動電路4驅動信號輸出端與 發光器件5的驅動信號輸入端相連,發光器件5發射福射光束經第二偏振片8照射在顯不 裝置9的光敏面上。[0016]對布儒斯特角的測量，如圖7所示，首先撤掉第一偏振片6和第二偏振片8，放上一 狹縫，記錄此時光功率計測量出的光源直射光強II，在狹縫和光功率計之間放上一光學測 角臺，在光學測角臺和光功率計之間放一偏振片做第二偏振片8，使光束入射到立在測角 臺度盤的玻璃板上，記錄入射到光功率計9上的反射光強度，從入射角10°開始，轉動測角 臺圓度盤，每隔5°轉動接收臂，記錄一次光功率計讀數，直到85°為止，在56°左右，要多 取幾個數據，繼續測到62°為止。所得數據中，通過第二偏振片8後光強為零時的入射角就 是布儒斯特角。[0017]具體實施方式
二、參見圖2所示說明本實施方式，本實施方式所述的自髮式多功 能偏振光特性實驗系統，它還包括第一偏振片6,由發光器件5發射福射光束經第一偏振片 6透射的光束入射到第二偏振片8。[0018]本實施方式能夠對線偏振光進行檢驗和對馬呂斯定律實驗進行驗證，對線偏振光 的檢驗，如圖5所不,在發光器件5後安裝一偏振片做第一偏振片6,在第一偏振片6後安裝一偏振片做第二偏振片8，在第二偏振片8後安裝光接收屏做顯示裝置，調整第一偏振片6、 第二偏振片8和光接收屏，使其軸線在同一水平面內，調發光器件的位置，使光束通過第一偏振片6中心附近，由第二偏振片8中心射出，旋轉第一偏振片6或第二偏振片8的角度， 觀察光接收屏上光強度的明暗變化，此光束為線偏振光。[0019]對馬呂斯定律實驗的驗證，如圖6所示，將光接收屏換成一光功率計9，撤掉第一偏振片和第二偏振片，並調整光源和光功率計在同一水平面內，記錄此時光功率計測量出的光源直射光強Ιο，放上第一偏振片6和第二偏振片8,並調整發光器件5、第一偏振片6、第二偏振片8和光功率計在同一水平面內，調整第一偏振片6和第二偏振片8的偏振方向夾角Θ為零，記錄光功率計9的讀數，轉動其中一個偏振片，每當Θ改變10°，記錄一次讀數 Ik Ck= 1，2，3…)，直到偏振片轉動一周為止，以IkAtl (% max)表示相對光強，做縱坐標， 以Θ度(deg)表示兩個偏振片的角的位置，做橫坐標，在坐標紙上作圖，以驗證光強與第一偏振片6夾角餘弦平方的變化關係，以此驗證馬呂斯定律實驗。[0020]具體實施方式
三、參見圖3所示說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式
二的不同點在於，所述的自髮式多功能偏振光特性實驗系統，它還包括偏振元件7，經第一偏振片6透射的光束入射到偏振元件7，由偏振元件7透射的偏振光入射至第二偏振片8。[0021]本實施方式能夠對橢圓偏振光和圓偏振光進行檢驗，如圖8所示，讓發光器件5通過第一偏振片6成為線偏振光,再通過光軸取任意方向的1/4波片為偏振兀件7,即產生橢圓偏振光。顯示裝置是光接收屏或是光功率計，在1/4波片和顯示裝置9之間加一個偏振片做第二偏振片8，將第二偏振片8轉動一周，即可在顯示裝置9上看到光強出現兩明兩暗現象，從一個最暗位置開始，每當1/4波片轉動15°，30° ,45° ,60° ,75°和90°時，都將第二偏振片8轉動一周，根據光強變化記錄和橢圓偏振光和圓偏振光獲得原理，即可判斷通過1/4波片後光的偏振態，就可判斷出是橢圓偏振光或是圓偏振光。[0022]具體實施方式
四、參見圖4所示說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式
三所述的自髮式多功能偏振光特性實驗系統的不同點在於，它還包括一個帶有上蓋的儀器箱，箱體內有一帶孔的鐵板，太陽能電池板1、放大器2、蓄電池3、驅動電路4、發光器件5、第一偏振片6、偏振元件7、第二偏振片8和顯示裝置9都放置在箱體內。[0023]具體實施方式
五、本實施方式與具體實施方式
三所述的自髮式多功能偏振光特性實驗系統的不同點在於，所述的偏振元件7是偏振片、半波片、1/4波片或波晶片中的一種。[0024]具體實施方式
六、本實施方式與具體實施方式
一所述的自髮式多功能偏振光特性實驗系統的不同點在於，所述的顯示裝置9是光功率計或是光接收屏。[0025]工作原理:本實施方式各元件可放置在一個儀器箱中，如圖4所示，在安裝後即為工作狀態，處於工作狀態的系統能源供給端，利用光 電轉換能量供給系統採集能量，對蓄電池進行充電，蓄電池為電路系統提供電源，該電源為光源發光提供電能；通過更換不同類型的發光器件可對系統光源進行選擇；光源發出的光通過偏振片、半波片、1/4波片、波晶片等各種偏振元件的組合產生各種類型的偏振光；同時利用各種偏振元件對偏振光的布儒斯特角、馬呂斯定律、偏振光的幹涉、顯色偏振等各種特性進行測試。
權利要求1.自髮式多功能偏振光特性實驗系統，其特徵在於，它包括太陽能電池板(I)、放大器(2)、蓄電池(3)、驅動電路(4)、發光器件(5)、第二偏振片(8)和顯示裝置(9)，所述太陽能 電池板(I)的放大信號輸出端與放大器(2 )的放大信號輸入端相連，放大器(2 )的放大信號 輸出端同時與蓄電池(3)的充電端和驅動電路(4)的輸出端相連，所述蓄電池(3)的供電端 與驅動電路(4)的受電端相連，驅動電路(4)驅動信號輸出端與發光器件(5)的驅動信號輸 入端相連，發光器件(5)發射輻射光束經第二偏振片(8)照射在顯示裝置(9)的光敏面上。
2.根據權利要求1所述的自髮式多功能偏振光特性實驗系統，其特徵在於，它還包括 第一偏振片(6),由發光器件(5)發射福射光束經第一偏振片(6)透射的光束入射到第二偏 振片(8)。
3.根據權利要求2所述的自髮式多功能偏振光特性實驗系統，其特徵在於，它還包括 偏振元件(7)，經第一偏振片(6)透射的光束入射到偏振元件(7)，由偏振元件(7)透射的偏 振光入射至第二偏振片(8)。
4.根據權利要求3所述的自髮式多功能偏振光特性實驗系統，其特徵在於，它還包 括一個帶有上蓋的儀器箱，箱體內有一帶孔的鐵板，太陽能電池板(I)、放大器(2)、蓄電池(3)、驅動電路(4)、發光器件(5)、第一偏振片(6)、偏振元件(7)、第二偏振片(8)和顯示裝 置(9)都放置在箱體內。
5.根據權利要求3所述的自髮式多功能偏振光特性實驗系統，其特徵在於，所述的偏 振元件(7)是偏振片、半波片、1/4波片或波晶片中的一種。
6.根據權利要求1所述的自髮式多功能偏振光特性實驗系統，其特徵在於，所述的顯 示裝置(9 )是光功率計或是光接收屏。
專利摘要自髮式多功能偏振光特性實驗系統，它屬於偏振光教學實驗儀器技術領域。它為了解決現有的偏振光特性實驗系統存在的偏振光特性測試模式單一，對於光源部分仍然採用傳統的電源作為能源供給方式的問題。太陽能電池板的放大信號輸出端與放大器的放大信號輸入端相連，放大器的放大信號輸出端同時與蓄電池的充電端和驅動電路的輸入端相連，所述蓄電池的供電端與驅動電路的受電端相連，驅動電路驅動信號輸出端與發光器件的驅動信號輸入端相連，發光器件發射輻射光束經第二偏振片照射在顯示裝置的光敏面上。它可用於偏振光教學實驗中。
文檔編號G01J4/00GK202956189SQ20122073895
公開日2013年5月29日 申請日期2012年12月28日 優先權日2012年12月28日
發明者林家齊, 楊文龍, 唐邈, 沈濤, 熊燕玲, 李家普, 孫好峰, 梁增基 申請人:哈爾濱理工大學