[发明专利]一种液晶可变相位延迟器偏振特性检测方法及系统

说明书

本发明公开了一种LCVR偏振特性检测方法及系统，属于光学元件检测领域。该方法利用穆勒矩阵描述LCVR，建立LCVR特征参数与穆勒矩阵元素之间的关系，该系统采用穆勒矩阵椭偏仪测量待检测LCVR的穆勒矩阵随电压变化的曲线，从而根据电压求解得到LCVR的相位延迟量、快轴方位角，进一步获得待检测LCVR随电压变化的特征参数曲线。本发明所提供LCVR偏振特性检测方法及系统相比于现有LCVR偏振特性检测技术的优势在于，可以在一次测量中获得任意LCVR的相位延迟量、快轴方位角随电压变化的特征参数曲线。

技术领域

本发明属于光学元件检测领域，更具体地，涉及一种液晶可变相位延迟器的偏振特性检测方法及系统。

背景技术

液晶是具有晶体各向异性性质的液态物质，分子的排列不像晶体结构那样牢固，易受电场、磁场等外部条件作用而重新排列，这导致液晶具有电控双折射效应，尤其是向列相液晶，这种特性表现得尤为明显。利用这种特性可以将液晶加工成各种各样的电控光学器件，如液晶可变相位延迟器(liquid crystal variable retarder,LCVR)、液晶空间光调制器等。其中LCVR产生的相位延迟量受电压控制，无须机械转动，而且响应时间快，可达到毫秒数量级。同时与传统的电光晶体器件相比，LCVR具有工作电压低、功耗小、成本低、双折射率大和器件制造容易等优点。因而在液晶显示、信息处理、光通信等方面都具有广泛的应用，例如制造波片式偏振控制器、液晶调谐滤光片等。

LCVR的偏振特性包括相位延迟量、快轴方位角等，这些偏振特性都会影响偏振光学系统的性能，在实际使用过程中，需要对LCVR的偏振特性进行精确的检测和标定。LCVR偏振特性的检测和标定技术有很多种，包括光谱法、分束差动测量法、补偿法、偏振干涉法等。现有技术虽然能够对LCVR的某些偏振特性参数进行精确的检测和标定，但普遍存在着以下不足：

(1)现有技术通常只能表征LCVR的一个参数，通常是相位延迟量，难以对相位延迟量、快轴方位角同时进行检测和标定；如CN101464576A的第一种测量模式，是在垂直入射的情况下进行测量，此时方位角必须设定为45度，而且只能得到相位延迟量；

(2)现有技术通常要求被检测LCVR快轴垂直或平行于测量系统中的某个元器件；

(3)一些技术检测精度很高，但检测过程和数据处理都较为复杂，对操作人员技术要求较高；如CN101464576A的第二种测量模式，第二种是非垂直测量模式，至少需要通过三次测量才可以得到相位延迟量和快轴方位角信息，且数据处理复杂、处理量大，需要不断调整起偏器和检偏器的光轴角度，操作繁琐。

(4)一些方法对检测系统中的某些元器件有严格的位置要求，当变更实验参数时不可避免地需要调整这些元器件的位姿，引入了更多的系统误差，导致测量精度难以提高。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的之一在于提供一种液晶可变相位延迟器偏振特性的检测方法，利用穆勒矩阵表征LCVR偏振特征参数，通过建立LCVR的等效模型，得到相位延迟量δ、快轴方位角θ两个参数的方程组，进而通过一次测量求解出δ和θ。

为了实现上述目的，本发明提供了一种液晶可变相位延迟器的偏振特性检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

第1步：将待检测LCVR两端的驱动电压调到0V；将待检测LCVR放置在穆勒矩阵椭偏仪的样品台上，调整待检测LCVR、穆勒矩阵椭偏仪的起偏臂和检偏臂的位姿，使待检测LCVR的中心与穆勒矩阵椭偏仪的起偏臂和检偏臂的中心线共线，光束垂直入射到待检测LCVR，并且光束光斑能够全部通过待检测LCVR；

第2步：测量待检测LCVR在电压为U时测得的穆勒矩阵M_c(U)：

其中，

Γ为所要检测LCVR特征参数的电压变化范围，