[发明专利]八分之一波片相位延迟量测量装置和测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及偏振光技术领域，是一种八分之一波片相位延迟量测量装置和测量方法。

背景技术

八分之一波片广泛应用在浸没光刻照明系统、非线性光学系统、光时复用系统、光学传感器、特殊干涉仪、同步移相器等应用领域。八分之一波片通常被置于反射光路中使两次经过它的线偏振光转换成圆偏振光以实现偏振态的改变。在八分之一波片的使用过程中，相位延迟量误差严重影响其使用效果，故需要精确地测量其相位延迟量。通常情况下八分之一波片的快轴方位角并未标明，要求相位延迟量测量结果与快轴方位角无关。

在先技术[1](参见朱琳玲，曾爱军，李凡月等.与快轴方向无关的八分之一波片相位延迟量实时测量方法.中国激光，Vol.38，0508002-1-0508002-4，2011)描述了一种可以测量八分之一波片相位延迟量的装置，该装置主要由光源、圆起偏器、二维正交光栅、检偏器阵列和光电探测器阵列组成。在测量过程中，首先利用圆起偏器形成圆偏振光经过待测八分之一波片形成待测光束，测量光束由二维正交光栅分束形成四束衍射光束，利用检偏器阵列和探测器阵列探测到的四个光强信息可以实时测量八分之一波片的相位延迟量。但是该测量装置使用了二维光栅、检偏器阵列和光电探测器阵列等非常规光学元件而使其具有结构复杂、装调难度大等不足，同时采用正弦函数求解相位延迟量，难以提高测量精度。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种八分之一波片相位延迟量实时测量装置和测量方法，该装置具有简单的结构，测量光束通过待测八分之一波片两次使相位延迟量加倍，利用余弦函数求解相位延迟量而提高了测量精度。

本发明的技术解决方案如下：

一种八分之一波片相位延迟量的测量装置，包括准直光源，特点在于其构成是：沿所述的准直光源发出的光束前进方向上，依次是偏振分光镜、四分之一波片、八分之一波片的插口、反射镜，在所述的偏振分光镜的反射光束方向上放置第一光电探测器，在垂直于入射光并与所述的第一光电探测器相反的方向放置第二光电探测器，所述的第一光电探测器和第二光电探测器的输出端接信号处理单元的输入端，所述的四分之一波片的快轴与所述的偏振分光镜的透光轴所成的角度为45°。

所述的准直光源为输出准直光束的激光器、发光二极管和准直透镜组合体、白光光源与滤光片的组合体。

所述的偏振分光镜为双折射晶体棱镜、镀偏振分光薄膜的立方棱镜。

所述的四分之一波片为晶体材料型四分之一波片、多元复合型四分之一波片、反射棱体型四分之一波片或双折射薄膜型四分之一波片。

所述的反射镜为平面反射镜，也可以是二次反射棱镜。

所述的第一光电探测器和第二光电探测器具有相同的性能参数，为光电二极管、光电三极管、光电倍增管或光电池。

所述的信号处理单元为具有A/D转换功能的多通道高速度数据采集卡与相应的数据处理、分析软件的计算机所构成，或是由具有相应处理功能的信号处理电路与微处理器所构成。

7、利用所述的八分之一波片相位延迟量测量装置测量八分之一波片相位延迟量的方法，其特征在于该方法包括下列步骤：

①将待测八分之一波片插入所述的待测八分之一波片插口(4)中并调整光路；

②所述的第一探测器所述的第一光电探测器(6)和第二光电探测器(7)分别记录光强I1和光强I2并送入所述的信号处理单元(8)；

③所述的信号处理单元(8)按下列公式计算出相位延迟量δ的公式为：

δ=12arccos(K1I2/K2I1-1)]]>

其中：K1、K2为测量装置的仪器常数，即在装置标定过程中未测量八分之一波片时记录的第一探测器和第二光电探测器的光强。

与在先技术相比，本发明的技术效果如下：