專利名稱：雙折射實時測量裝置和測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及偏振測量技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種用于樣品的雙折射實時測量裝置和方法。
背景技術(shù)：
雙折射是光學(xué)材料的一個重要特性，表征雙折射的參數(shù)主要是相位延遲量和快軸方位角。在實際使用中由于使用環(huán)境變化，雙折射元件的相位延遲量會與標(biāo)稱值產(chǎn)生一定的偏差，而且通常情況下雙折射材料的快軸方位角并未標(biāo)明，在使用過程中需要精密地測量雙折射材料的雙折射。在先技術(shù)[I](參見Xiaojun Chen, Lianshan Yan, andX. Steve Yao.Waveplateanalyzer using binary magneto-optic rotators. OPTICS EXPRESS.Vol. 15, No. 20，12989-12994，2007)描述了一種用磁光偏振旋轉(zhuǎn)法測量波片相位延遲量和快軸方位角的裝置，該裝置由一個激光器、一個圓起偏器、兩個磁光偏振旋轉(zhuǎn)器、一個檢偏器和一個光電探測器組成，待測樣品置于兩個磁光偏振旋轉(zhuǎn)器中間。旋轉(zhuǎn)磁光偏振旋轉(zhuǎn)器得到不同的偏振態(tài)，光電探測器測量相應(yīng)的不同的光強，可以得到測量得到待測波片的相位延遲量和快軸方位角。但是該裝置通過磁光偏振旋轉(zhuǎn)器得到不同的偏振態(tài)，不能實時測量待測樣品的相位延遲量和快軸方位角。同時該裝置的測量結(jié)果容易受光源光強波動的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種用于樣品的雙折射實時測量裝置和測量方法。該裝置和方法能實時測量樣品的雙折射，測量結(jié)果不受光源光強波動的影響。本發(fā)明的技術(shù)解決方案一種用于樣品的雙折射實時測量裝置，其特點在于該裝置由準(zhǔn)直光源、圓起偏器、分光鏡、第一渥拉斯頓棱鏡、第二渥拉斯頓棱鏡、第一雙象限探測器、第二雙象限探測器和信號處理單元組成。其位置關(guān)系是沿所述的準(zhǔn)直光源的光束前進方向上，依次經(jīng)過所述的圓起偏器和分光鏡。分光鏡將入射光束分成透射子光束和反射子光束，透射子光束被所述的第一渥拉斯頓棱鏡分光檢偏后由所述的第一雙象限探測器采集并最終連接至信號處理單元。反射子光束被所述的第二渥拉斯頓棱鏡分光檢偏后由所述的第二雙象限探測器采集并最終連接至信號處理單元。所述的第二渥拉斯頓棱鏡的一個透振方向與所述的第一渥拉斯頓棱鏡的一個透振方向所成的夾角為45°或-45°。所述的第一雙象限探測器、第二雙象限探測器與信號處理單元通過電氣連接，信號處理單元不在光路中。在所述的圓起偏器和分光鏡之間設(shè)置待測樣品的插口。所述的第一雙象限探測器和第二雙象限探測器均由兩個光電探測器形成的組合體和信號放大電路組成。所述的光電探測器為光電二極管、光電三極管、光電倍增管或光電池。所述的信號處理單元由具有A/D轉(zhuǎn)換功能的多通道高速數(shù)據(jù)采集卡與計算機構(gòu)成，或是由具有相應(yīng)處理功能的信號處理電路與微處理器構(gòu)成。利用上述的雙折射實時測量裝置測量雙折射的方法，其特征在于包括如下步驟①將待測樣品插入所述的圓起偏器和分光鏡之間的插口并調(diào)整光路，使光束垂直通過待測樣品。②利用所述的第一雙象限探測器記錄由第一渥拉斯頓棱鏡分束產(chǎn)生的兩個子光束的光強I1和I2并轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺瑫r所述的第二雙象限探測器記錄由第二渥拉斯頓棱鏡分束產(chǎn)生的兩個子光束的光強I3和I4并轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，這些電信號同時輸入所述的信號處
理單元。③所述的信號處理單元進行下列運算
權(quán)利要求
1.一種用于樣品的雙折射實時測量裝置，其特征在于該裝置由準(zhǔn)直光源(I)、圓起偏器(2)、分光鏡(4)、第一渥拉斯頓棱鏡(5)、第二渥拉斯頓棱鏡(6)、第一雙象限探測器(7)、第二雙象限探測器(8)和信號處理單元(9)組成，其位置關(guān)系是沿所述的準(zhǔn)直光源(I)的光束前進方向，依次經(jīng)過所述的圓起偏器(2)和分光鏡(4)，該分光鏡(4)將入射光束分成透射子光束和反射子光束，透射子光束被所述的第一渥拉斯頓棱鏡(5)分光檢偏后由所述的第一雙象限探測器(7)采集，所述的反射子光束被所述的第二渥拉斯頓棱鏡(6)分光檢偏后由所述的第二雙象限探測器(8)采集，所述的第二渥拉斯頓棱鏡(6)的一個透振方向與所述的第一渥拉斯頓棱鏡(5)的一個透振方向所成的夾角為45°或-45°，所述的第一雙象限探測器(7)和第二雙象限探測器(8)的輸出端與所述的信號處理單元的輸入端連接，在所述的圓起偏器和分光鏡之間設(shè)置待測樣品的插ロ(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙折射實時測量裝置，其特征在于所述的第一雙象限探測器和第二雙象限探測器均由兩個光電探測器形成的組合體和信號放大電路組成，所述的光電探測器為光電ニ極管、光電三極管、光電倍增管或光電池。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙折射實時測量裝置，其特征在于所述的信號處理單元由具有A/D轉(zhuǎn)換功能的多通道高速數(shù)據(jù)采集卡與計算機構(gòu)成，或是由具有相應(yīng)處理功能的信號處理電路與微處理器構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙折射實時測量裝置，其特征在于所述的準(zhǔn)直光源(I)為He-Ne激光器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙折射實時測量裝置，其特征在于所述的圓起偏器(2)是由方解石晶體或石英晶體制作成的消光比優(yōu)于10_3的圓起偏器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙折射實時測量裝置，其特征在于所述的分光鏡(4)為透過率1:1的分光鏡。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙折射實時測量裝置，其特征在于所述的第一渥拉斯頓棱鏡(5)和第二渥拉斯頓棱鏡(6)的分束角均為5° ,其消光比均優(yōu)于10_5。
8.利用權(quán)利要求1所述的雙折射實時測量裝置測量雙折射的方法，其特征在于包括該方法包括下列步驟 ①將待測樣品插入所述的圓起偏器(2)和分光鏡(4)之間的插ロ(3)并調(diào)整光路，使光束垂直通過待測樣品； ②利用所述的第一雙象限探測器(7)記錄由第一渥拉斯頓棱鏡(5)分束產(chǎn)生的兩個子光束的光強Il和12并轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，同時所述的第二雙象限探測器(8)記錄由第二渥拉斯頓棱鏡(6)分束產(chǎn)生的兩個子光束的光強13和14并轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?這些電信號同時輸入所述的信號處理單元(9); ③所述的信號處理單元(9)進行下列運算
全文摘要
一種用于樣品的雙折射實時測量裝置和測量方法，其特點在于該裝置由準(zhǔn)直光源、圓起偏器、分光鏡、第一渥拉斯頓棱鏡、第二渥拉斯頓棱鏡、第一雙象限探測器、第二雙象限探測器和信號處理單元組成。本發(fā)明能實時測量樣品的雙折射，測量結(jié)果不受光源光強波動的影響。
文檔編號G01N21/23GK103033478SQ20121056366
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者曾愛軍, 劉龍海, 朱玲琳, 鄭樂行, 黃惠杰 申請人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所