一种测量光学器件相位延迟角度的方法

摘要

本发明公开了一种测量光学器件相位延迟角度的方法，该检测装置由检测光源、起偏偏振片、1/4波片、待检光学器件、偏振光方位角探测组件组成，通过测量检测光源通过待测相位延迟器件前后的状态变化，从而获知待测器件的相位延迟角度。它适用于偏振光学系统、椭圆偏振测量领域、激光技术等与偏振相关的测量与检测领域。该方法的原理描述如下：长轴处于水平或竖直方向的椭圆偏振光通过不同相位延迟角度的光学器件时，其透射或反射偏振光的长轴方向会有所不同，通过测量透射或反射光的长轴方位角度来反推出待测器件的相位延迟角度，从而实现对待测器件偏振特性的测量。

主权项

1.一种测量光学器件相位延迟角度的方法，检测光源(1)经过起偏偏振片(2)产生某一角度α的线偏光，该线偏光通过方位角处于0度的1/4波片(3)，转化成长轴处于水平或竖直方向的椭圆偏振光，该椭圆偏振光经过待测光学器件(4)，再经过偏振光方位角探测组件(5)检测，其中偏振探测组件(5)由检偏偏振片(51)、带动检偏片旋转且可以记录角度的电机(52)、光学探测器(53)组成，其特征在于：光学器件相位延迟角度通过以下数据处理步骤得到：1)检测光源(1)经过起偏偏振片(2)后产生某一角度α的线偏光，该角度处于非±45°，此时偏振光的琼斯矢量可以表示为$\left(\begin{array}{c}\cos \alpha \\ \sin \alpha \end{array}\right);$2)该线偏振光经过方位角处于0°或90°的1/4波片(3)时，取方位角为0°时，1/4波片的传输矩阵为$\left(\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& -i\end{array}\right),$线偏振光经过波片后变成椭圆偏振光，其琼斯矢量为$\left(\begin{array}{c}\cos \alpha \\ -i\sin \alpha \end{array}\right);$3)待测光学器件(4)的相对相位延迟角度取为δ，此角度为待测量量，并取该相位延迟角度的范围为同时预先测量该器件对S、P光的反射率或透射率，其效率表示为则待测光学器件的传输矩阵为$\left(\begin{array}{cc}{T}_s& 0\\ 0& T_p{e}^{-\mathrm{i\delta }}\end{array}\right),$步骤2中产生的椭偏光经过待测器件之后，其偏振状态可以表示为$\left(\begin{array}{c}{T}_s\cos \alpha \\ T_p\sin \alpha e^{-i(\delta +\pi /2)}\end{array}\right);$4)偏振光方位角探测组件(5)再对步骤3)中的偏振状态进行检测，通过检偏偏振片(51)来测量该偏振光的方位角、通过旋转电机(52)来记录方位角的角度θ，方位角θ与待测光学器件(4)的相位延迟角δ满足关系：$\tan 2\theta =\frac{T_s{T}_p\cos \alpha \sin \alpha }{T_p^2{\sin }^2\alpha -T_s^2{\cos }^2\alpha }\sin \delta ---\left(1\right)$通过预先获知S、P光的通光效率及线偏光的方位角度α，则出射光的方位角度θ与待测光学器件(4)的相位延迟角δ满足一一对应的关系：$\delta =a\sin \left(\frac{T_p^2{\sin }^2\alpha -T_s^2{\cos }^2\alpha }{T_s{T}_p\cos \alpha \sin \alpha }\tan 2\theta \right)---\left(2\right)$