消色差λ/4波片的系统级标定方法研究

消色差/4波片具有一定的二向色性和相位延迟量误差,导致仪器偏振测量产生误差。从考虑全偏振CCD相机自身偏振效应的辐射模型入手,借助积分球辐射源和高精度辅助旋转偏振器,研究系统级非理想消色差/4波片的标定方法。结果发现:消色差/4波片的二向色性和相位延迟量参数随仪器的工作波长与带宽发生变化,波段650 nm（相位延迟量88.90）和750 nm（相位延迟量88.65）消色差效果相对较好,而波片在波段850 nm（相位延迟量84.33）相位量偏差较大;通过相位延迟量的标准误差分析,得出消色差/4波片的系统级标定方法精度优于0.8。     

双折射晶体相位延迟片的延迟量色散性分析

为了分析双折射晶体相位延迟片(即波片)的延迟量色散性质,由晶体已知的折射率数据,拟合得出光线垂直入射不同双折射晶体波片的相位延迟与波长的关系式。在此基础上针对几个常用设计波长和选定级数的波片,利用MATLAB软件拟合,得到入射光波长与波片相位延迟量的变化关系曲线。结果表明,不同双折射晶体波片其消色差特性具有很好的一致性,其原因在于晶体双折射率色散的一致性;同一设计波长的波片,其消色差效果随着波片级数的增加而变差;而对于相同的级数,设计波长越长其波片的消色差效果越好,且随波长增加,波片的消色差效果变好具有线性关系。     

高精度消色差相位延迟器性能测试研究

基于偏振调制原理，搭建了一套测量菱体型消色差相位延迟器延迟量的实验系统.利用本系统对高精度消色差相位延迟器进行了性能测试，实验结果表明特殊角入射的高精度消色差相位延迟器的设计原理正确，具有良好的消色差性能.对该系统进行误差分析表明系统测量误差小于1%，具有较高的精度，能够满足菱体型相位延迟器性能测试的使用要求，具有实际使用价值. 关键词： 偏振 消色差 延迟器 高精度     

高精度消色差相位延迟器的新设计

消色差相位延迟器是在某一宽度光谱范围内使用的光相位延迟器件。从相位延迟的全反射相变理论出发,对斜入射消色差相位延迟原理进行阐述,参考菲涅耳棱镜的具体设计形式,对引起相位延迟变化的参量进行分析,通过选择合适的材料新设计出了特殊角度入射的高精度相位延迟器,其理论曲线显示,在365~1150nm的光谱区域内延迟偏差小于0.4°,是常规相位延迟器在相同条件下的五分之一,是一种宽广谱范围内、负延迟偏差小、精度高的消色差相位延迟器。     

消色差的1/4波长延迟器的几何光学设计

在许多光谱学测量和实验研究中,常需要一个消色差1/4波长延迟器来满足各种实验测量条件.这可以通过一个在工作波长范围内折射率变化较小的菱型棱镜来实现.为了使用方便,在光学系统中可设计一个具有三个全内反射面的V型棱镜,其总的相位延迟达90°,同时可避免光路偏差.在实际应用中,需对棱镜的尺寸和通光孔径进行优化设计,以达到最佳效果.在本文中,我们给出了具有这种结构的几何设计例子,还结合不同参量成功地设计研制了一个消色差的1/4波长延迟器,并应用于磁光材料的克尔效应测量中.文中给出了详细计算和误差修正,所给出的计算公式可用于其他尺寸的消色差1/4波长器的设计和研制.     

光学介质薄膜优化的宽带消色差λ/4相位延迟器

根据全反射相变理论设计了菲涅耳菱体型相位延迟器延迟量对入射角变化不敏感的结构角。根据薄膜的偏振效应,从薄膜的特征矩阵出发,通过在菱体的两个全反射面蒸镀光学介质膜的方法拓宽了菲涅耳菱体型相位延迟的消色差宽度。在ML_EB900型镀膜机上适当控制沉积条件制备了消色差相位延迟膜,实验测试结果表明:在530~700 nm的波长范围内,可以获得90°的相位延迟量,且最大偏差小于0.7°。     

三元复合式消色差补偿器的研究与测试

光学补偿器是一种光相位可在一定范围内连续可调的延迟器件，是偏光技术中的一个重要光学元件。对于三元复合式补偿器来说，只需转动其中的一个波片便可实现延迟量在0～2π之间连续可调，而且调节方便，调整量大，精度高。本文在复合式补偿器研究基础上，进一步从理论和实验上证明了该补偿器不仅具有相位补偿性能，而且在一定的光谱范围内满足消色差性能，削弱了延迟量对波长的依赖关系，适合于复色光使用。     

红外波段复合消色差1/4波片的优化设计

 在三元复合式消色差波片设计的基础上,对拓宽消色差范围的重要因素——单波片延迟量和复合角度进行了进一步分析和测试,提出了优化设计方案;利用石英晶体设计了适用于红外光通信波段的复合消色差波片。理论和实验均表明：通过调整单波片延迟量或改变复合角度可使该波片在中心波长为1 400 nm的900 nm~1 800 nm波长范围内最大延迟偏差≤5%,而在光通信波段（1 200 nm~1 600 nm）该复合波片的最大延迟偏差只有3.2%。     

消色差相位延迟器的光谱特性测试研究

本文应用归一化偏振调制原理建立的测试系统 ,对常规菲涅耳菱体、改进型菲涅耳菱体、斜入射型以及直角棱镜组合型的消色差相位延迟器的光谱特性进行了测试研究 ,得到了各延迟器的消色差特性曲线 ,并对测试结果进行了分析。结果表明改进型菲涅耳菱体以及直角棱镜组合型消色差相位延迟器 ,是目前较理想的实用型消色差相位延迟器。     

菱体型消色差相位延迟器延迟相位的方位效应

菱体型相位延迟器是高度消色差的λ/4相位延迟器.由于材料折射率色散的影响,在可见光范围内,仍存在2°的延迟偏差.为满足精确应用和测量的需求,从相位延迟的全反射相变理论出发,阐述了斜入射相位延迟原理,以菲涅耳菱体为例,分析了菱体型相位延迟器相位延迟随其入射角变化的规律性,结果表明:当光线非严格准直时,光的入射角对相位延迟量有明显的影响,延迟量不但对入射角变化敏感,而且还与入射光线的入射方位密切相关,呈不对称形式.当入射光的波长改变时,只需改变菱体延迟器的方位,让光线在菱体的前端面上斜入射,适当选取入射角,就可以补偿相位延迟的色散偏差,使同一菱体达到对不同波长都满足λ/4相位延迟.当角度调整精度Δi=±0.01°时,引入的延迟偏差不超过±0.009°,这一精度是其它石英波片或云母波片所不能比的.     

偏光干涉法测量波片相位延迟量和厚度

基于偏光干涉理论,提出一种宽光谱范围内测量波片相位延迟量和厚度的方法。利用矩阵光学方法分析了光谱透射率曲线与中值透射率直线交点波长之间的关系,给出待测波片的相位延迟量、波片厚度等多个物理量的计算公式并进行了误差分析。误差分析表明本方法相位延迟量测量最大误差为3.38°,厚度测量最大误差为0.66μm。实验上利用分光光度计验证了本方法的有效性。本方法能够实现波片多物理量的同时测量,且调节过程对于起偏器、检偏器透光轴方向及待测波片快轴方向无严苛要求,测量过程对波片也无损伤和污染,在波片加工、使用前质量评估等方面都具有一定的应用价值。     

消色差谱相位延迟器的光谱特性测试研究

本文应用归一化偏振调制原理建立的测试系统，对常规菲涅耳菱体，改进型菲涅菱体，斜入射型以及直角棱镜组合型的消色差相位延迟的光谱特性进行了测试研究，得到了各延迟器的消色差特性曲线，并对测试结果进行了分析。结果表明改进型菲涅耳菱体以及直色棱镜组合型型消色差相位延迟器，是目前较理想的实用型消色相位延迟器。     

新型光谱调制偏振测量技术研究

光谱调制偏振测量技术是一种新型的偏振调制技术,通过由消色差/4波片、多级相位延迟器和偏振器组成的调制模块,能够把入射光的偏振信息调制到光波的光谱维上,得到线偏振度和线偏振角呈规律变化的正弦曲线。设计解调算法对偏振调制后的光谱进行解调,可以得到目标不同波长处的线偏振度、线偏振角、光谱及辐射信息。文中阐述了光谱调制偏振测量技术的基本原理,给出具体实现方案。设计解调算法,搭建实验平台并进行实验验证。实验结果表明该技术的正确性及实际应用的可行性。相对于传统的偏振调制方案,该方案无运动、电控部件,具有体积小、重量轻的优点,一次测量即可得到目标的偏振信息,而不是测得Stokes矢量后再经进一步计算。本研究为新型空间偏振探测遥感器的开发提供一种新的技术途径。     

1/4波片相位延迟分布的动态测量

通过密勒矩阵和斯托克斯参量法对一种1/4波片的相位延迟分布的测量模型进行了推导,并设计出一种空间分光移相器,取代一般测量系统中的检偏器,使得系统能于瞬间同时采集四幅具有90°移相步长的干涉图,避免了环境振动对测量的影响,从而可以对1/4波片的相位延迟分布进行动态在线测量.对一个实际标称波长632.8 nm的1/4波片进行了测量,结果显示其平均延迟量为149.36 nm,且接近75%部分其相位延迟误差在5 nm之内,显示出较好的延迟均匀性.     

双菱体λ/4消色差相位延迟器的设计

根据菲涅尔全内反射相变理论,给出了双菱体λ/4消色差器的结构设计、性能分析和测量方法.由有效通光孔径和光线追迹设计出BK7玻璃在波长532 nm时相位延迟λ/4的双菱体的结构,用作532 nm至1 064 nm波长范围的标准λ/4相位延迟器.理论分析了入射角变化和波长变化对双菱体相位延迟的影响,当入射角变化限制在±4.3°以内时,其影响得到补偿;波长从532 nm到1 064 nm产生的误差为－0.65°.采用椭偏法中的消光技术,分别实测了双菱体在532 nm和1 064 nm波长下的相位延迟为：90.08±0.14°和88.99±0.1°,可知两不同波长产生的相位延迟误差为－1.09°.     

相位延迟器在四频激光陀螺中的应用研究

介绍了典型相位延迟器1／4波片和90°相位延迟膜的工作原理,定义了四频激光陀螺输出信号解调信噪比,分析了相位延迟量对其造成的影响,并就此结果进行了MATLAB仿真。从两种相位延迟器的工作原理出发,阐述了温度、入射角、入射光波长等因素对两者相位延迟量的影响。结合激光陀螺在实际应用中的要求,对两者进行了比较,并得出结论：90°相位延迟膜更适合作为四频激光陀螺输出解调系统中的相位延迟器。     

基于光弹调制技术的波片相位延迟量测量方法

提出了一种基于光弹调制技术的波片相位延迟量测量方法,利用米勒矩阵对其进行了理论推导和误差分析。测量光路包括激光器、起偏器、光弹调制器、被测波片、检偏器和光电探测器,利用探测信号的归一化基频分量和二次谐波分量精确计算出被测波片的相位延迟量。该方法能测量紫外到红外光谱范围内任意相位延迟量的波片,误差分析表明其误差小于0.05°。实验验证了该测量方法的有效性,波片相位延迟量的重复测量精度为0.0048°。     

双复合光楔偏振调制模块消色差研究

为了提高空间振幅调制光谱偏振测量系统中光谱偏振数据和图像的采样精度,对偏振调制模块-双复合光楔调制器的消色差特性进行了研究.根据双复合光楔的消色差原理及其结构形式,分析了不同双折射晶体材料构成的双复合光楔调制器相位延迟量的一阶导数与晶体材料双折射率、楔角的关系,并利用Matlab软件数值模拟寻找最优组合.基于理论分析,采用KDP-石英组合与石英-石英组合进行对比实验,结果表明:KDP-石英组合一级亮条纹相位延迟量对波长的一阶导数数值小于石英-石英组合,证明了KDP-石英组合消色差特性优于石英-石英组合,其结果与理论分析一致.     

LCVR和AOTF的光谱偏振测量新策略

现有利用液晶相位可变延迟器(LCVR)和声光可调谐滤光器(AOTF)的偏振测量方法较为繁琐,故提出了一种光谱偏振测量新策略,去除了机械运动,并且相位延迟量的选取从四组减少为两组。采用两个LCVR和一个AOTF,通过两个相同型号探测器分别测量±1级衍射光,实现光谱偏振测量。电脑控制LCVR和AOTF的驱动系统分别实现所需相位延迟量和波长选择,通过扫描射频驱动整个频段得到被测光的光谱信息。叙述了方法的具体原理,分析了AOTF的偏振模型,通过理论计算LCVR和AOTF的Muller矩阵,推导出了相应的斯托克斯(Stokes)矢量中的I,Q,U的测量公式。分析并仿真了相位延迟量微小偏差对整个系统测量误差的影响,结果显示相位延迟量在±π/100范围内相对误差<3%。实验验证了测量系统的可行性和准确性,测量误差总体<6%。为偏振测量提供了一种简单可行且精度较高的新方法,具有重要的应用价值。     

椭偏法测量云母波片相位延迟量及双折射率(英文)

为了得到云母波片的相位延迟量和双折射率随波长的变化关系,利用椭偏光谱仪连续测量了云母波片在400～770nm光谱范围内的延迟量.在对云母波片进行校准后,测量的数据被光电探测器收集并输送到计算机,根据输出的数据可以得到云母波片的相位延迟量随波长的变化.利用测得的延迟量计算出了云母波片在一定光谱范围内的双折射率,得到了云母波片的双折射率色散曲线,并通过拟合得到了双折射率色散公式.该方法能测量任意波片的相位延迟量,并且具有测量方便、周期短、精度高等特点.