專利名稱：靜態(tài)消光比測量裝置及靜態(tài)消光比測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于測量光學(xué)元件光學(xué)參數(shù)測量裝置及采用該測量裝置測量靜態(tài)消光比的測量方法，特別是涉及一種靜態(tài)消光比測量方法及適用于該方法的靜態(tài)消光比
測量裝置。
背景技術(shù)：
光學(xué)鏡片、晶體的消光比是衡量其光學(xué)性能的重要參數(shù)，反映了其內(nèi)部可能存在的缺陷，如內(nèi)應(yīng)力、光學(xué)不均勻性等。其消光比就是衡量光學(xué)不均勻性的一個(gè)重要參數(shù)。規(guī)定采用=Pmax表示在垂直光軸的平面內(nèi)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(nèi)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(shí)際應(yīng)用中消光比的測試有著很重要的實(shí)用價(jià)值。晶體消光比測量的準(zhǔn)確性直接影響晶體的研制、生產(chǎn)和應(yīng)用。目前對于光學(xué)元件消光比的測量方法，僅有一些有一定能力和實(shí)力的制造商可以進(jìn)行，或者是購買市場上現(xiàn)成的消光比測試儀來測量，局限性很大。對這些光學(xué)元件的使用者來說，其參數(shù)的可靠性無法進(jìn)行有效的驗(yàn)證，而購買測量儀器價(jià)格又比較昂貴，成本壓力太大。另外，目前的電光晶體材料消光比的測量方法步驟如下步驟1 提供沿光路設(shè)置的一個(gè)激光器、一個(gè)起偏器、待測晶體、一個(gè)檢偏器和一個(gè)光電傳感器件；步驟2 轉(zhuǎn)動檢偏器，使起偏器和檢偏器的偏振方向垂直；步驟3 轉(zhuǎn)動待測晶體，使光電傳感器件檢測到功率最大值P ；步驟4 轉(zhuǎn)動檢偏器，使起偏器和檢偏器的偏振方向平行；步驟5 轉(zhuǎn)動待測晶體，使光電傳感器件檢測到功率最大值P〃max ；步驟6 計(jì)算消光比 EX，EX = IOlg(P//fflax/P ^fflJ0上述方法需要4次轉(zhuǎn)動光學(xué)元件，操作步驟十分復(fù)雜。而且，上述方法既需要轉(zhuǎn)動檢偏器還需要轉(zhuǎn)動待測晶體，使轉(zhuǎn)動的光學(xué)元件過多，造成測量精確度降低。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)消光比測量方法步驟較復(fù)雜、測量精度較低的問題，本發(fā)明提供一種步驟較簡單、測量精度較高的靜態(tài)消光比測量方法。同時(shí)，還提供一種靜態(tài)消光比測量裝置。一種靜態(tài)消光比測量方法，其包括如下步驟提供沿光路設(shè)置的一個(gè)激光器、一個(gè)起偏器、一個(gè)檢偏器和一個(gè)光電傳感器件；安裝待測光學(xué)元件之前，旋轉(zhuǎn)所述檢偏器，測得功率最小值PO ；將待測光學(xué)元件安裝在所述起偏器和檢偏器之間，旋轉(zhuǎn)所述檢偏器，通過所述光電傳感器件找出功率最大值Pmax、功率最小值I^min ；根據(jù)所述Pmax和Rnin計(jì)算所述待測光學(xué)元件的消光比Ex。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述方法用于測量電光晶體材料。在一個(gè)實(shí)施方式中，根據(jù)方程EX = 101g(Pmax/Pmin)來計(jì)算靜態(tài)消光比。一種靜態(tài)消光比測量裝置，其包括一個(gè)激光器、一個(gè)起偏器、一個(gè)用于安裝待測光學(xué)元件的工裝、一個(gè)檢偏器、一個(gè)光電傳感器件，所述檢偏器可以獨(dú)立地繞光軸旋轉(zhuǎn)。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述靜態(tài)消光比測量裝置還包括一個(gè)具有多個(gè)滑動座的導(dǎo)軌，所述激光器、起偏器、工裝、檢偏器、光電傳感器件中的至少一個(gè)設(shè)置在所述滑動座上。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述靜態(tài)消光比測量裝置還包括一個(gè)擴(kuò)束鏡和一個(gè)縮束鏡， 所述激光器、起偏器、擴(kuò)束鏡、工裝、縮束鏡、檢偏器、光電傳感器件沿光路依序設(shè)置。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述靜態(tài)消光比測量裝置還包括一個(gè)可調(diào)口徑的光闌，其設(shè)置在所述擴(kuò)束鏡和工裝之間。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述靜態(tài)消光比測量裝置還包括一個(gè)衰減片，其設(shè)置在所述激光器和起偏器之間。本發(fā)明的靜態(tài)消光比測量方法和靜態(tài)消光比測量裝置只需要轉(zhuǎn)動檢偏器中就可以完成測量，因此該方法操作簡單、方便，測量精度較高。另外，本發(fā)明的靜態(tài)消光比測量裝置由于采用了擴(kuò)束鏡和縮束鏡，因此可以減小發(fā)散角，而小的發(fā)散(發(fā)射角)能夠使高斯光束聚焦得更好，因此使得測量更為準(zhǔn)確。另外，本發(fā)明的靜態(tài)消光比測量裝置由于采用了上述導(dǎo)軌、工裝和滑動座結(jié)構(gòu)，使其可以適用于多種不同的光學(xué)元件的測量，因此本發(fā)明測量裝置在結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、成本較低的同時(shí)，還保證了其應(yīng)用范圍廣泛、局限性較低。


圖1是本發(fā)明光學(xué)參數(shù)測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是測量偏光片靜態(tài)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(tài)消光比的測量方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面介紹本發(fā)明光學(xué)參數(shù)測量裝置的一較佳實(shí)施方式。請參照圖1，圖1是本發(fā)明測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。測量裝置1包括一個(gè)激光器 11、一個(gè)衰減片12、一個(gè)起偏器13、一個(gè)擴(kuò)束鏡14、一個(gè)可調(diào)口徑的光闌15、一個(gè)用于安裝待測光學(xué)元件的工裝16、一個(gè)縮束鏡17、一個(gè)檢偏器18、一個(gè)光電傳感器件19和一個(gè)導(dǎo)軌 10。導(dǎo)軌10包括多個(gè)可以沿導(dǎo)軌10滑動的滑動座101。待測光學(xué)元件20安裝在工裝16 上。激光器11、衰減片12、起偏器13、擴(kuò)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，并使得它們盡可能好的保持與光路的同軸度。 其中，激光器11、衰減片12、起偏器13、擴(kuò)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(zhuǎn)動安裝在滑動座101上，使得待測光學(xué)元件20和檢偏器18可以繞光軸旋轉(zhuǎn)。光電傳感器件19為功率計(jì)。
作為一個(gè)舉例，在利用測量裝置1測試偏振片消光比時(shí)，工裝16本身包含有一個(gè)旋轉(zhuǎn)鏡架和一個(gè)布氏角斜面，待測偏振片在該布氏角斜面上放置好后可保證其幾何中心、 旋轉(zhuǎn)鏡架中心都落在光路上，并且通過該旋轉(zhuǎn)鏡架可以讓待測偏振片繞光軸旋轉(zhuǎn)。作為另一個(gè)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(shí)，工裝16本身包含有一旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)鏡架中心都落在光路上，并且通過該旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)。在另外的實(shí)施方式中，縮束鏡17可以是一個(gè)反向放置的擴(kuò)束鏡。光電傳感器件19 還可以選自光電二極管、光電倍增管等。在另外的實(shí)施方式中，光闌15還可以設(shè)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(kuò)束鏡14和工裝16之間分別同時(shí)設(shè)置一個(gè)光闌15。下面介紹采用本發(fā)明測量裝置測量光學(xué)元件靜態(tài)消光比的測量方法。實(shí)施方式一測量偏光片靜態(tài)消光比請一并參照圖1和圖2，圖2是測量偏光片靜態(tài)消光比的測量方法的流程圖。步驟Si:準(zhǔn)備步驟；將激光器11定好基準(zhǔn)光，使光斑盡量打在光電傳感器件19探頭中心?？赏ㄟ^更換衰減片12來實(shí)現(xiàn)合適的衰減率，然后調(diào)整電流到適當(dāng)值。旋轉(zhuǎn)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后鎖緊固定。步驟S2 測量步驟；在工裝16上放入待測偏振片，慢慢旋轉(zhuǎn)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(xù)再旋轉(zhuǎn)90°，找到功率最小值，記錄下最小功率平均值Pmin。步驟S3:計(jì)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(shí)施方式二、測量1/2波片靜態(tài)消光比由于1/2波片主方向和線偏振光夾角為45°時(shí)，線偏振光通過該波片后振動方向轉(zhuǎn)90° ；而1/2波片主方向和線偏振光夾角為0°時(shí)，線偏振光通過該波片后振動不變，因此測量1/2波片時(shí)方法與測量偏光片的方法基本相同，區(qū)別僅在于步驟S3中旋轉(zhuǎn)角度不同。具體方法如下步驟Si’準(zhǔn)備步驟；將激光器11定好基準(zhǔn)光，使光斑盡量打在光電傳感器件19探頭中心?？赏ㄟ^更換衰減片12來實(shí)現(xiàn)合適的衰減率，然后調(diào)整電流到適當(dāng)值。旋轉(zhuǎn)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后鎖緊固定。步驟S2，測量步驟；在工裝16上放入待測1/2波片，慢慢旋轉(zhuǎn)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(xù)再旋轉(zhuǎn)45°，找到功率最小值，記錄下最小功率平均值Rnin。步驟S3’計(jì)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。
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實(shí)施方式三、測量PBS晶體靜態(tài)消光比測試PBS晶體消光比時(shí)的方法與測量PBS晶體的方法基本相同，不同之處在于步驟S3’中待測PBS晶體旋轉(zhuǎn)90°才能測得消光比。具體方法如下步驟Si”:準(zhǔn)備步驟；將激光器11定好基準(zhǔn)光，使光斑盡量打在光電傳感器件19探頭中心?？赏ㄟ^更換衰減片12來實(shí)現(xiàn)合適的衰減率，然后調(diào)整電流到適當(dāng)值。旋轉(zhuǎn)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后鎖緊固定。步驟S2”測量步驟；在工裝16上放入待測PBS晶體，慢慢旋轉(zhuǎn)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(xù)再旋轉(zhuǎn)90°，找到功率最小值，記錄下最小功率平均值Rnin。步驟S3”計(jì)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(shí)施方式四、測量電光晶體材料靜態(tài)消光比請一并參照圖1和圖3，圖3是測量電光晶體材料靜態(tài)消光比的測量方法的流程圖。步驟Sll:準(zhǔn)備步驟；將激光器11定好基準(zhǔn)光，使光斑盡量打在光電傳感器件19探頭中心?？赏ㄟ^更換衰減片12來實(shí)現(xiàn)合適的衰減率，然后調(diào)整電流到適當(dāng)值。旋轉(zhuǎn)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后，使光垂直穿過待測電光晶體中心，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)檢偏器18，分別測得功率最大值Pmax和最小值Rnin。步驟S13:計(jì)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。用于實(shí)施方式四、測量電光晶體材料靜態(tài)消光比時(shí)，由于僅需要轉(zhuǎn)動檢偏器18，因此測量裝置1也可以設(shè)計(jì)成僅僅使得檢偏器18可以繞光軸旋轉(zhuǎn)，而其他光學(xué)元件固定安裝在滑動座101上。這樣更多光學(xué)元件以固定安裝方式安裝則有利于提高測量精度。對于其他類型的光學(xué)元件(如棱鏡、磁光隔離器等)，只需將待測件工裝16進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)(如放置方向、夾持方式等)，也可放置于此開放式平臺進(jìn)行測量。對于其他光學(xué)元件的光學(xué)參數(shù)(如電光晶體的動態(tài)透過率、動態(tài)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(dāng)改進(jìn)后進(jìn)行。本發(fā)明的靜態(tài)消光比測量方法和靜態(tài)消光比測量裝置只需要轉(zhuǎn)動檢偏器中就可以完成測量，因此該方法操作簡單、方便，測量精度較高。另外，本發(fā)明的靜態(tài)消光比測量裝置由于采用了擴(kuò)束鏡和縮束鏡，因此可以減小發(fā)散角，而小的發(fā)散(發(fā)射角)能夠使高斯光束聚焦得更好，因此使得測量更為準(zhǔn)確。另外，本發(fā)明的靜態(tài)消光比測量方法和靜態(tài)消光比測量裝置由于采用了上述導(dǎo)軌、工裝和滑動座結(jié)構(gòu)，使其可以適用于多種不同的光學(xué)元件的測量，因此本發(fā)明測量裝置在結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、成本較低的同時(shí)，還保證了其應(yīng)用范圍廣泛、局限性較低。
為了舉例說明本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)，描述了上述的具體實(shí)施方式
。但是本發(fā)明的其他變化和修改，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的，在本發(fā)明所公開的實(shí)質(zhì)和基本原則范圍內(nèi)的任何修改/變化或者仿效變換都屬于本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種靜態(tài)消光比測量方法，其包括如下步驟提供沿光路設(shè)置的一個(gè)激光器、一個(gè)起偏器、一個(gè)檢偏器和一個(gè)光電傳感器件；安裝待測光學(xué)元件之前，旋轉(zhuǎn)所述檢偏器，測得功率最小值Ptl ；將待測光學(xué)元件安裝在所述起偏器和檢偏器之間，旋轉(zhuǎn)所述檢偏器，通過所述光電傳感器件找出功率最大值Pmax、功率最小值Rnin ；根據(jù)所述Pmax和Rnin計(jì)算所述待測光學(xué)元件的消光比Ex。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜態(tài)消光比測量方法，其特征在于，所述方法用于測量電光晶體材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜態(tài)消光比測量方法，其特征在于，根據(jù)方程EX= 101g(Pmax/Pmin)來計(jì)算靜態(tài)消光比。
4.一種靜態(tài)消光比測量裝置，其包括一個(gè)激光器、一個(gè)起偏器、一個(gè)用于安裝待測光學(xué)元件的工裝、一個(gè)檢偏器、一個(gè)光電傳感器件，其特征在于，所述檢偏器可以獨(dú)立地繞光軸旋轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的靜態(tài)消光比測量裝置，其特征在于，所述靜態(tài)消光比測量裝置還包括一個(gè)具有多個(gè)滑動座的導(dǎo)軌，所述激光器、起偏器、工裝、檢偏器、光電傳感器件中的至少一個(gè)設(shè)置在所述滑動座上。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的靜態(tài)消光比測量裝置，其特征在于，所述靜態(tài)消光比測量裝置還包括一個(gè)擴(kuò)束鏡和一個(gè)縮束鏡，所述激光器、起偏器、擴(kuò)束鏡、工裝、縮束鏡、檢偏器、光電傳感器件沿光路依序設(shè)置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的靜態(tài)消光比測量裝置，其特征在于，所述靜態(tài)消光比測量裝置還包括一個(gè)可調(diào)口徑的光闌，其設(shè)置在所述擴(kuò)束鏡和工裝之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的靜態(tài)消光比測量裝置，其特征在于，所述靜態(tài)消光比測量裝置還包括一個(gè)衰減片，其設(shè)置在所述激光器和起偏器之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種靜態(tài)消光比測量方法和靜態(tài)消光比測量裝置，所述方法包括如下步驟提供沿光路設(shè)置的一個(gè)激光器、一個(gè)起偏器、一個(gè)檢偏器和一個(gè)光電傳感器件；安裝待測光學(xué)元件之前，旋轉(zhuǎn)所述檢偏器，測得功率最小值P0；將待測光學(xué)元件安裝在所述起偏器和檢偏器之間，旋轉(zhuǎn)所述檢偏器，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(jù)所述Pmax和Pmin計(jì)算所述待測光學(xué)元件的消光比Ex。本發(fā)明的靜態(tài)消光比測量方法和靜態(tài)消光比測量裝置測量靜態(tài)消光比操作簡單、測量精度較高。
文檔編號G01M11/02GK102338692SQ201010228528
公開日2012年2月1日 申請日期2010年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月16日
發(fā)明者孫海江, 樊仲維, 王家贊 申請人:北京國科世紀(jì)激光技術(shù)有限公司