[发明专利]测量液晶器件扭曲角和光延迟的装置和方法

说明书

技术领域

本发明属于光电子学和测量技术领域，涉及一种液晶器件的测试装置和方法，具体地说是一种测量液晶器件扭曲角和光延迟的装置和方法。

背景技术

液晶器件由于具有功耗低、体积小和重量轻等诸多优点，已经被用在非常广泛的领域中。现在广泛应用的测量液晶器件的扭曲角和光延迟的方法主要是Stokes参数法(Susumu Sato等，日本)、光谱扫描法(S.T.Tang等，香港)和干涉法等。这些方法都归于两类：单色光法和光谱法。它们存在下列缺点：

1.采用光谱法测量，会由于液晶器件内部多层膜之间的反射产生的Fabry-Perot效应，引起测量误差。

2.采用光谱法测量，结构复杂，费用较高。

3.采用单色光测量，由于光源的波动或环境的影响，光强值易产生测量误差。

4.采用光谱测量和采用单色光测量，由于光强信号及光电转换器件输出的电信号都是直流量，直流漂移也要产生测量误差。

光学外差测量技术具有精度高、抗干扰性强的优点，常用于长度、位移、速度等物理量的精确测量，但是尚未应用在液晶器件的测试领域。

发明内容

本发明的目的是提供一种测量液晶器件扭曲角和光延迟的装置和方法，此方法将光学外差法应用于液晶器件的测量，且能克服上述测量误差。

本发明测量液晶器件扭曲角和光延迟的装置，如图1所示，包括：双频塞曼激光器1，λ/4波片2，分束器3，被测液晶器件4，检偏器5、7，光电探测器6、8，信号处理部分9。

在本发明测量液晶器件扭曲角和光延迟的装置中，双频塞曼激光器1的输出光轴与λ/4波片2的表面互相垂直；双频塞曼激光器1的输出光轴与分束器3的反射面成45度夹角；在分束器3和光电探测器6之间依次是被测液晶器件4、检偏器5，被测液晶器件4的表面、检偏器5的表面和光电探测器6的表面垂直于分束器3的透射光，检偏器5的透光轴和λ/4波片2的慢轴成45度角；在分束器3和光电探测器8之间是检偏器7，检偏器7的表面、光电探测器8的表面垂直于分束器3的反射光。

本发明的双频塞曼激光器1发出具有频差的左、右旋圆偏振光，λ/4波片2使双频塞曼激光器1的出射光成为偏振方向互相垂直的双频线偏振光，分束器3使光线部分透射，部分反射，检偏器5、7使双频光的振动方向一致而产生拍频干涉，光电探测器6、8分别采集拍频信号，并送入信号处理部分9，信号处理部分9对两路信号作比较，得到两路信号的相位差。

本发明的测量液晶器件扭曲角和光延迟装置的工作过程。

双频塞曼激光器1发出具有频差的左、右旋圆偏振光，经过λ/4波片2后使双频塞曼激光器1发出的具有频差的左、右旋圆偏振光成为偏振方向互相垂直的双频线偏振光。分束器3将双频线偏振光分成为两部分，透射光和反射光。透射光称为信号光，反射光称为参考光。检偏器7使参考光产生光学拍频干涉，拍频信号被光电探测器8采集。当信号光通过被测液晶器件4时，被测液晶器件4使信号光产生与参考光不同的相位变化，再经过检偏器5产生拍频干涉，拍频信号被光电探测器6采集。光电探测器6、8将拍频信号转变为交流电信号，送入信号处理部分9，得到参考光和信号光干涉信号的相位差。根据参考光和信号光干涉信号的相位差，计算出被测液晶器件4的扭曲角和光延迟数据。

本发明的测试方法。

以光轴为轴转动被测液晶器件4，当被测液晶器件4的转角为0度、60度和180度时，记录信号处理部分9得到的相位差Ψ₁、Ψ₂和Ψ₃，由计算机利用外差式测量方程求解，外差式测量方程为：