波片延遲量自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)的研究.pdf

1、在偏振光學(xué)和晶體光學(xué)領(lǐng)域中，光相位延遲器是光學(xué)調(diào)制系統(tǒng)中的重要晶體光學(xué)器件，它能對(duì)某一特定波長的入射偏振光產(chǎn)生確定的相位變化，從而改變光的偏振態(tài)。配合其它偏振器件，可實(shí)現(xiàn)對(duì)偏振光的調(diào)制從而控制光的偏振態(tài)。事實(shí)上，幾乎所有應(yīng)用偏光技術(shù)的地方都離不開光相位延遲器。由于其特殊的性質(zhì)，被廣泛應(yīng)用于光纖通訊、光的存儲(chǔ)、信息光學(xué)技術(shù)、空間光學(xué)、海洋光學(xué)、國防軍事、航空航天等領(lǐng)域中。本論文《波片延遲量自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)的研究》展示了新的相位延遲量自動(dòng)測(cè)量

2、系統(tǒng)，它能實(shí)現(xiàn)波片相位延遲量的精確測(cè)量。 隨著光學(xué)精密儀器、激光和偏光技術(shù)的發(fā)展，對(duì)波片精度要求愈來愈高，這要求波片的檢測(cè)裝置不但應(yīng)具有較高的測(cè)量分辨率，更需要具有高的測(cè)量復(fù)現(xiàn)性。波片的相位延遲量是波片非常重要的性質(zhì)之一，與波片的質(zhì)量密切相關(guān)，將會(huì)直接或間接的影響到光學(xué)精密儀器的質(zhì)量、激光的偏振狀態(tài)、光通訊效果。并且波片的相位延遲量又與波片的厚度、應(yīng)力雙折射、環(huán)境溫度等諸多因素有關(guān)，因而通過測(cè)量波片的相位延遲量來評(píng)價(jià)波片的質(zhì)量是

3、十分有價(jià)值的。 資料檢索顯示，當(dāng)前許多高精度波片測(cè)量方法中，大多儀器僅是停留在實(shí)驗(yàn)室儀器狀態(tài)，實(shí)際測(cè)量中多以手工操作為主，操作困難復(fù)雜，測(cè)試周期較長，復(fù)現(xiàn)性不高，不適合批量檢測(cè)。因此，有必要研究新的測(cè)量方法，并建立具有自動(dòng)、方便、快捷等特點(diǎn)的波片精確測(cè)量系統(tǒng)。 本論文在前人研究成果的基礎(chǔ)上，研究了器件傳遞誤差，采用最小二乘算法減小了隨機(jī)誤差，建立了波片相位延遲量自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了波片相位延遲量的精確測(cè)量。文章共分五章：

4、第一章緒論主要介紹了波片相位延遲量測(cè)量的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀，闡述了論文研究的內(nèi)容、目的和意義。 第二章主要介紹了波片測(cè)量的基礎(chǔ)知識(shí)。首先對(duì)偏振和偏振光知識(shí)作了大體介紹，并描述了偏振光的四種數(shù)學(xué)表示方法。然后詳細(xì)介紹了波片的基礎(chǔ)知識(shí)，主要介紹了單元波片的特性。最后介紹了與晶體雙折射相關(guān)的馬呂斯定律及偏振光的干涉。 第三章主要介紹了幾種典型的光相位延遲測(cè)量方案，包括：改進(jìn)型的偏光干涉測(cè)量法、四步相移法、單四分之一波片法(se

5、namont Method)、雙四分之一波片法(Tardy Method)。分析了所有這些方案的原理、誤差來源及特點(diǎn)。 第四章主要介紹了新設(shè)計(jì)的集光、機(jī)、電、算為一體的波片光相位延遲量測(cè)量系統(tǒng)。首先介紹了此測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量原理并繪出了測(cè)量系統(tǒng)原理圖。接著，利用米勒矩陣和斯托克斯矢量理論嚴(yán)格推導(dǎo)了測(cè)量系統(tǒng)的各個(gè)器件的傳遞誤差情況。最后，估算新的測(cè)量方法的測(cè)量不確定度約為±0.70°。 第五章利用新系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試，對(duì)測(cè)量結(jié)

6、果進(jìn)行了分析。首先詳細(xì)描述了此測(cè)量系統(tǒng)中光路的調(diào)整方法、各部件的選擇、具體操作過程。接著，利用新系統(tǒng)分別測(cè)量了632.8nm和650nm兩類樣品四分之一波片，列出了測(cè)量的數(shù)據(jù)結(jié)果，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比分析。最后對(duì)測(cè)試結(jié)果并進(jìn)行了討論。試驗(yàn)表明該方法能很好的區(qū)分這兩類波片。 本論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)是：根據(jù)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有條件，設(shè)計(jì)與建立了光、機(jī)、電、算相結(jié)合的自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)；研究分析了新測(cè)量方法中的器件傳遞誤差，通過選擇合適器件及改進(jìn)測(cè)試步驟