一种基于双光束差分消除光弹调制器及环境影响的检测装置与方法

摘要

本发明涉及一种基于双光束差分消除光弹调制器及环境影响的检测装置和检测方法。该装置包括光学模块和测量模块两部分，光学模块由激光器、起偏器、分束器、光弹调制器、检偏器组成；测量模块由两个光电探测器、锁相放大器和数字信号处理系统组成。本发明特征在于两束状态相同的光通过同一个光弹调制器后经光电探测器转化成电信号，通过锁相放大器和数字信号处理系统解算分别得到对应两束光束的调制幅度和残余应力双折射角，将解算的两路信号进行差分处理，消除了光弹调制器件自身及环境变化带来的不稳定因素。利用本发明后在光弹调制检测中能大幅提高检测信噪比及信号的稳定性。

主权项

一种基于双光束差分消除光弹调制器及环境影响的检测装置，其特征在于其包括光学模块和测量模块两部分，光学模块由沿系统光轴依次设置的激光器(1)、透光轴角度为45°的起偏器(2)、激光功率稳定模块(3)、消偏振分光棱镜(4)、二分之一波片(5)、第一反射镜(6)、第二反射镜(7)、第三反射镜(8)、快轴角度为0°的光弹调制器(9)、光弹控制器(10)和透光轴角度为‑45°的检偏器(11)组成；测量模块由第一光电探测器(12)、第二光电探测器(13)、锁相放大器(14)和信号采集与处理系统(15)组成，上述元器件的位置关系如下：激光器(1)出射的光经过起偏器(2)变成线偏振光，利用从起偏器(2)出射的旁路光束和激光功率稳定模块(3)实现激光功率的稳定控制；起偏器(2)沿系统主光轴透过的光进入消偏振分光棱镜(4)，其光束被等分成两束，其中第一光束直接进入光弹调制器(9)引入周期性的相位调制，该光弹调制器(9)的峰值相位延迟量和工作波长由光弹控制器(10)设定，经光弹调制器(9)相位调制后的光进入检偏器(11)，经检偏器(11)出射的光进入第一光电探测器(12)；从消偏振分光棱镜(4)分出的第二光束经过二分之一波片(5)对线偏振光的相位进行补偿，通过二分之一波片(5)的光依次经过第一反射镜(6)、第二反射镜(7)、第三反射镜(8)进入光弹调制器(9)，经过光弹调制器(9)相位调制后的光进入检偏器(11)，经检偏器(11)出射的光进入第二光电探测器(13)；第一光电探测器(12)记录直接进入弹调制器(9)经检偏器(11)出射的第一光束光强并转变为电信号输入锁相放大器(14)；第二光电探测器(13)记录经过第一反射镜(6)、第二反射镜(7)、第三反射镜(8)经光弹调制器(9)进入检偏器(11)出射的第二光束光强并转变为电信号输入锁相放大器(14)；由所述的光弹控制器(10)给锁相放大器(14)提供参考信号；锁相放大器(14)输出信号至信号采集与处理系统(15)；所述起偏器(2)的透光轴与光弹调制器(9)振动轴方向呈45°夹角；光弹调制器(9)的振动轴与检偏器(11)透光轴呈‑45°夹角；起偏器(2)透光轴与检偏器(11)透光轴呈90°正交。