[发明专利]光束偏振变化测量装置及其测量方法

说明书

本公开的各实施例涉及提供了一种光束偏振变化测量装置及其方法。该装置包括：光源装置，其用于发射预定波长的检测光束；起偏装置，其用于使检测光束起偏，并且将起偏后的偏振光入射至待测样品；检偏装置，其用于接收从待测样品透射或反射的光，并且将经透射或反射的光分解成两束偏振方向相互正交的第一偏振光束和第二偏振光束；平衡探测装置，其适于探测所述第一偏振光束和第二偏振光束之间的光强差，以便基于所述光强差测量所述待测样品所引起的偏振变化；以及温控装置，其适于检测和控制所述起偏装置的环境温度，并且将所述起偏装置的环境温度抖动控制在±0.03度的范围内。

技术领域

本公开的各实施例涉及光束偏振测量领域，并且具体地涉及一种高灵敏度的光束偏振变化测量装置及方法。

背景技术

光束偏振测量是科研和工业中最重要的实验测量技术之一。光束偏振度的变化的精密测量在物理学、生物学、化学等众多学科的领域前沿占有十分重要的地位。

正交偏振消光是测量光束偏振变化最常用的方法，这种方法是通过将检偏器放在起偏器的消光位置附近，测量光束经过检偏器后光强的变化，利用马吕斯定理反推出入射光束偏振的变化。

发明内容

本公开的目的之一在于提供一种改进的光束偏振变化测量装置及其方法，其可以有效地改进光束偏振变化的测量精度或灵敏度。

根据本公开的第一方面，提供了一种光束偏振变化测量装置。该装置包括：光源装置，其用于发射预定波长的检测光束；起偏装置，其用于使检测光束起偏，并且将起偏后的偏振光入射至待测样品；检偏装置，其用于接收从待测样品透射或反射的光，并且将经透射或反射的光分解成两束偏振方向相互正交的第一偏振光束和第二偏振光束；平衡探测装置，其适于探测所述第一偏振光束和第二偏振光束之间的光强差，以便基于所述光强差测量所述待测样品所引起的偏振变化；以及温控装置，其适于检测和控制所述起偏装置的环境温度，并且用于将所述起偏装置的环境温度抖动控制在±0.03度的范围内。

在本公开的光束偏振变化测量装置中，通过控制起偏装置的温度抖动在预定的±0.03度范围内，可以有效地提高光束偏振变化的测量的水平，而且其稳定性好、操作方便、占地小。

在一些实施例中，所述温控装置还适于检测和控制所述检偏装置的环境温度，并且用于将所述检偏装置的环境温度抖动控制在±0.03度的范围内。在又一些实施例中，所述温控装置还适于检测和控制光源装置的环境温度，并且将所述光源装置的环境温度抖动控制在±0.03度以内。在这些实施例中，通过控制检偏装置和光源装置的温度同样地可以有助于提高光束偏振变化的测量精度或灵敏度达到10^-7rad的水平。

在一些实施例中，所述起偏装置可以包括起偏器和设置在所述起偏器光路下游的布儒斯特窗片。在这些实施例中，通过布置布儒斯特窗片可以有助于提高光束的偏振度。

在一些实施例中，该装置还可以包括封闭腔体，所述光束偏振变化测量装置中的所有有关光路以及光学器件均设置在所述封闭腔体内。以这种方式，可以隔绝外界环境气流所造成的偏振测量噪音。

在一些实施例中，该装置还可以包括光束指向稳定装置，其适于基于对从所述检测光束所分出的部分光进行探测，以获得与所述检测光束的指向性有关的信息，并且基于所述信息来控制所述检测光束入射至所述起偏装置的指向稳定性。

在一些实施例中，所述光束指向稳定装置可以包括角度可调的平面反射镜、位置敏感探测器以及指向稳定反馈电路，所述平面反射镜被布置成反射来自所述光源装置的检测光束，并且经由分束镜分成第一分束和第二分束，所述第一光束被入射至所述位置敏感探测器，所述第二光束被入射至所述起偏装置；所述位置敏感探测器被布置成探测所述第一分束的光信号，以获得与所述检测光束的指向性有关的信息；所述指向稳定反馈电路被布置成接收所述信息，并且基于所述信息控制所述角度可调的平面反射镜，以保持从第二光束入射至所述起偏装置的指向稳定性。