專利名稱：雙折射實(shí)時(shí)測(cè)量裝置和測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及偏振測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種用于樣品的雙折射實(shí)時(shí)測(cè)量裝置和方法。
背景技術(shù)：
雙折射是光學(xué)材料的一個(gè)重要特性，表征雙折射的參數(shù)主要是相位延遲量和快軸方位角。在實(shí)際使用中由于使用環(huán)境變化，雙折射元件的相位延遲量會(huì)與標(biāo)稱值產(chǎn)生一定的偏差，而且通常情況下雙折射材料的快軸方位角并未標(biāo)明，在使用過(guò)程中需要精密地測(cè)量雙折射材料的雙折射。在先技術(shù)[I](參見(jiàn)Xiaojun Chen, Lianshan Yan, andX. Steve Yao.Waveplateanalyzer using binary magneto-optic rotators. OPTICS EXPRESS.Vol. 15, No. 20，12989-12994，2007)描述了一種用磁光偏振旋轉(zhuǎn)法測(cè)量波片相位延遲量和快軸方位角的裝置，該裝置由一個(gè)激光器、一個(gè)圓起偏器、兩個(gè)磁光偏振旋轉(zhuǎn)器、一個(gè)檢偏器和一個(gè)光電探測(cè)器組成，待測(cè)樣品置于兩個(gè)磁光偏振旋轉(zhuǎn)器中間。旋轉(zhuǎn)磁光偏振旋轉(zhuǎn)器得到不同的偏振態(tài)，光電探測(cè)器測(cè)量相應(yīng)的不同的光強(qiáng)，可以得到測(cè)量得到待測(cè)波片的相位延遲量和快軸方位角。但是該裝置通過(guò)磁光偏振旋轉(zhuǎn)器得到不同的偏振態(tài)，不能實(shí)時(shí)測(cè)量待測(cè)樣品的相位延遲量和快軸方位角。同時(shí)該裝置的測(cè)量結(jié)果容易受光源光強(qiáng)波動(dòng)的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種用于樣品的雙折射實(shí)時(shí)測(cè)量裝置和測(cè)量方法。該裝置和方法能實(shí)時(shí)測(cè)量樣品的雙折射，測(cè)量結(jié)果不受光源光強(qiáng)波動(dòng)的影響。本發(fā)明的技術(shù)解決方案一種用于樣品的雙折射實(shí)時(shí)測(cè)量裝置，其特點(diǎn)在于該裝置由準(zhǔn)直光源、圓起偏器、分光鏡、第一渥拉斯頓棱鏡、第二渥拉斯頓棱鏡、第一雙象限探測(cè)器、第二雙象限探測(cè)器和信號(hào)處理單元組成。其位置關(guān)系是沿所述的準(zhǔn)直光源的光束前進(jìn)方向上，依次經(jīng)過(guò)所述的圓起偏器和分光鏡。分光鏡將入射光束分成透射子光束和反射子光束，透射子光束被所述的第一渥拉斯頓棱鏡分光檢偏后由所述的第一雙象限探測(cè)器采集并最終連接至信號(hào)處理單元。反射子光束被所述的第二渥拉斯頓棱鏡分光檢偏后由所述的第二雙象限探測(cè)器采集并最終連接至信號(hào)處理單元。所述的第二渥拉斯頓棱鏡的一個(gè)透振方向與所述的第一渥拉斯頓棱鏡的一個(gè)透振方向所成的夾角為45°或-45°。所述的第一雙象限探測(cè)器、第二雙象限探測(cè)器與信號(hào)處理單元通過(guò)電氣連接，信號(hào)處理單元不在光路中。在所述的圓起偏器和分光鏡之間設(shè)置待測(cè)樣品的插口。所述的第一雙象限探測(cè)器和第二雙象限探測(cè)器均由兩個(gè)光電探測(cè)器形成的組合體和信號(hào)放大電路組成。所述的光電探測(cè)器為光電二極管、光電三極管、光電倍增管或光電池。所述的信號(hào)處理單元由具有A/D轉(zhuǎn)換功能的多通道高速數(shù)據(jù)采集卡與計(jì)算機(jī)構(gòu)成，或是由具有相應(yīng)處理功能的信號(hào)處理電路與微處理器構(gòu)成。利用上述的雙折射實(shí)時(shí)測(cè)量裝置測(cè)量雙折射的方法，其特征在于包括如下步驟①將待測(cè)樣品插入所述的圓起偏器和分光鏡之間的插口并調(diào)整光路，使光束垂直通過(guò)待測(cè)樣品。②利用所述的第一雙象限探測(cè)器記錄由第一渥拉斯頓棱鏡分束產(chǎn)生的兩個(gè)子光束的光強(qiáng)I1和I2并轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，同時(shí)所述的第二雙象限探測(cè)器記錄由第二渥拉斯頓棱鏡分束產(chǎn)生的兩個(gè)子光束的光強(qiáng)I3和I4并轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，這些電信號(hào)同時(shí)輸入所述的信號(hào)處
理單元。③所述的信號(hào)處理單元進(jìn)行下列運(yùn)算
權(quán)利要求
1.一種用于樣品的雙折射實(shí)時(shí)測(cè)量裝置，其特征在于該裝置由準(zhǔn)直光源(I)、圓起偏器(2)、分光鏡(4)、第一渥拉斯頓棱鏡(5)、第二渥拉斯頓棱鏡(6)、第一雙象限探測(cè)器(7)、第二雙象限探測(cè)器(8)和信號(hào)處理單元(9)組成，其位置關(guān)系是沿所述的準(zhǔn)直光源(I)的光束前進(jìn)方向，依次經(jīng)過(guò)所述的圓起偏器(2)和分光鏡(4)，該分光鏡(4)將入射光束分成透射子光束和反射子光束，透射子光束被所述的第一渥拉斯頓棱鏡(5)分光檢偏后由所述的第一雙象限探測(cè)器(7)采集，所述的反射子光束被所述的第二渥拉斯頓棱鏡(6)分光檢偏后由所述的第二雙象限探測(cè)器(8)采集，所述的第二渥拉斯頓棱鏡(6)的一個(gè)透振方向與所述的第一渥拉斯頓棱鏡(5)的一個(gè)透振方向所成的夾角為45°或-45°，所述的第一雙象限探測(cè)器(7)和第二雙象限探測(cè)器(8)的輸出端與所述的信號(hào)處理單元的輸入端連接，在所述的圓起偏器和分光鏡之間設(shè)置待測(cè)樣品的插ロ(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙折射實(shí)時(shí)測(cè)量裝置，其特征在于所述的第一雙象限探測(cè)器和第二雙象限探測(cè)器均由兩個(gè)光電探測(cè)器形成的組合體和信號(hào)放大電路組成，所述的光電探測(cè)器為光電ニ極管、光電三極管、光電倍增管或光電池。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙折射實(shí)時(shí)測(cè)量裝置，其特征在于所述的信號(hào)處理單元由具有A/D轉(zhuǎn)換功能的多通道高速數(shù)據(jù)采集卡與計(jì)算機(jī)構(gòu)成，或是由具有相應(yīng)處理功能的信號(hào)處理電路與微處理器構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙折射實(shí)時(shí)測(cè)量裝置，其特征在于所述的準(zhǔn)直光源(I)為He-Ne激光器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙折射實(shí)時(shí)測(cè)量裝置，其特征在于所述的圓起偏器(2)是由方解石晶體或石英晶體制作成的消光比優(yōu)于10_3的圓起偏器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙折射實(shí)時(shí)測(cè)量裝置，其特征在于所述的分光鏡(4)為透過(guò)率1:1的分光鏡。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙折射實(shí)時(shí)測(cè)量裝置，其特征在于所述的第一渥拉斯頓棱鏡(5)和第二渥拉斯頓棱鏡(6)的分束角均為5° ,其消光比均優(yōu)于10_5。
8.利用權(quán)利要求1所述的雙折射實(shí)時(shí)測(cè)量裝置測(cè)量雙折射的方法，其特征在于包括該方法包括下列步驟 ①將待測(cè)樣品插入所述的圓起偏器(2)和分光鏡(4)之間的插ロ(3)并調(diào)整光路，使光束垂直通過(guò)待測(cè)樣品； ②利用所述的第一雙象限探測(cè)器(7)記錄由第一渥拉斯頓棱鏡(5)分束產(chǎn)生的兩個(gè)子光束的光強(qiáng)Il和12并轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，同時(shí)所述的第二雙象限探測(cè)器(8)記錄由第二渥拉斯頓棱鏡(6)分束產(chǎn)生的兩個(gè)子光束的光強(qiáng)13和14并轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào),這些電信號(hào)同時(shí)輸入所述的信號(hào)處理單元(9); ③所述的信號(hào)處理單元(9)進(jìn)行下列運(yùn)算
全文摘要
一種用于樣品的雙折射實(shí)時(shí)測(cè)量裝置和測(cè)量方法，其特點(diǎn)在于該裝置由準(zhǔn)直光源、圓起偏器、分光鏡、第一渥拉斯頓棱鏡、第二渥拉斯頓棱鏡、第一雙象限探測(cè)器、第二雙象限探測(cè)器和信號(hào)處理單元組成。本發(fā)明能實(shí)時(shí)測(cè)量樣品的雙折射，測(cè)量結(jié)果不受光源光強(qiáng)波動(dòng)的影響。
文檔編號(hào)G01N21/23GK103033478SQ20121056366
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者曾愛(ài)軍, 劉龍海, 朱玲琳, 鄭樂(lè)行, 黃惠杰 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所