[发明专利]一种测量光学器件相位延迟角度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量待测光学元件偏振传输矩阵的方法，具体涉及一种测量偏振光方向来获取被测器件相位延迟的装置及方法。

背景技术

随着对光的偏振性研究的加深，人们逐渐认识到偏振信息的广泛应用前景，偏振技术也开始进入到实用化阶段。而通过探测目标反射光的偏振信息反演出待测目标的相关信息，可以将待测目标的可测信息量从原有的维数再增加三维，偏振信息测量已经在地物遥感探测、大气探测、水下探测、天文探测、医学诊断、目标检测、图像处理和军事应用等领域得到广泛应用。同时随着单光子探测技术的日趋成熟，高效率的单光子探测器已经在技术上可以实现，单光子探测技术的发展导致单光子偏振应用领域的快速发展，目前基于偏振编码的自由空间量子保密通信就是单光子偏振的一种重要应用之一。

波片则是偏振研究领域最常用的偏振光学器件之一，波片也称之为相位延迟器，其应用覆盖了整个偏振光应用技术领域，应用前景十分广泛。随着偏振应用的深入，人们对相位延迟器的使用精度也提出了更高的要求，如何准确测量出相位延迟器的延迟量是需要解决的关键技术之一，这对相位延迟片的加工精度及提高偏振光学仪器的性能都具有决定性的意义。目前在工程技术应用中，相位延迟器通常采用石英晶体、云母或电光晶体等具有双折射效应的材料制作而成，其形状成平行薄片状，相位延迟与2π(n_e-n_o)d/λ成正比，其中n_e、n_o为晶体材料非常光与寻常光的折射率，d为波片厚度，λ为入射光波长，在加工过程中，如何测量及监测实际波片的相位延迟量是偏振光应用技术进一步发展的关键之一。

本发明基于偏振光学理论，利用长轴处于水平或竖直方向的椭圆偏振光通过不同相位延迟角的光学器件时，其出射偏振光的长轴方向会有所不同，通过测量出射光的长轴方位角度来反推待测器件的相位延迟角，从而实现对待测器件偏振特性的测量。该方法还可以应用于特定相位延迟波片的加工过程监测中，其应用前景广泛。

发明内容

本发明的目的是提供一种测量光学器件相位延迟角度的方法，提出了一种通过测量检测光源通过待测相位延迟器件前后的状态变化，最后检测出射光的长轴方位角的方式来获知待测器件的相对相位延迟角，该测试系统可以实现对透射或反射光学元件进行相对相位延迟测量，可以应用于各种波片的设计加工过程中。

本发明方法的检测装置如附图1所示：检测装置包括检测光源1、起偏偏振片2、1/4波片3、待测光学器件4、检偏偏振片51、带动检偏片旋转且可以记录角度的电机52、光学探测器53。所述的检测光源1的波长与最终器件的使用波长一致；所述的起偏偏振片2处于某一个角度α，该角度处于非±45°，同时偏振片的使用波段覆盖检测光源1的波长；所述的1/4波片3的方位角处于0°或90°，且该波片的使用波长与测试光源相符合；所述的待测光学器件4对目标光束可以为反射或透射，同样入射光可以是斜入射或垂直入射；所述的检偏偏振片51与起偏片2相同，所述的旋转电机52可以记录偏振片旋转的角度，所述的光学探测器5对测试光源进行能量检测，

该光学器件相位延迟角度的检测方法具体测量步骤如下：

1)检测光源1经过起偏偏振片2后产生某一角度α的线偏光，该角度处于非±45°，此时偏振光的琼斯矢量可以表示为cosαsinα;]]>