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.     

Simple method for simultaneous determination of the phase retardation and fast axis of a wave plate

A simple method for simultaneous determination of the phase retardation and fast axis of a wave plate is presented. In this method, double light path compare system is adopted to achieve better accuracy. In the main optical path, laser beam passes successively through a polarizer, a wave plate to be measured, an analyzer, and then is incident on a detector. In the reference optical path, another detector is used to monitor the fluctuation of the light source. With rotation of the wave plate, the maximum and minimum output light intensity, rotation angle of the wave plate are detected in the main light path; corresponding light intensity are simultaneously detected in the reference light path. Based on the light intensity and the rotation angle, the phase retardation and fast axis of the wave plate can be determined simultaneously. The main advantage of this method is its simplicity of apparatus, easy operation, low cost, and high accuracy. We believe that the method reported in this paper should be a useful approach to measure a wave plate without requiring any complex and expensive components.     

波片型光隔离器隔离性能分析

利用光学矩阵方法,给出了由偏光镜、λ/2波片和λ/4波片组成的波片型光隔离器的正向导通、反向隔离机理,分析了波片延迟量的偏差和波片方位角的定位精度对隔离度的影响.结果表明,要获得大于30 dB的隔离度,应分别将λ/2、λ/4波片的延迟偏差控制在±4°、±2°以内,方位角的定位偏差应不超过±0.4°、±0.8°.     

光学差拍方法测量波片的相位延迟

本文提出了用双频激光器测量波片的相位延迟方法:光学差拍方法,其测量精度为激光波长的1/6000,优于其他的波片测量方法的测量精度。     

四区域法消除偏振棱镜缺陷对波片相位延迟测量的影响

在起偏器-待测波片-检偏器系统基础卜提出一种四区域测量波片相位延迟量的方法.调整待测波片和检偏器的方位角,获得相应的四组光强值,通过线性运算得到待测波片的相位延迟量,完全消除了起偏器和检偏器不完全消光带来的误差.由于测量系统中不存在标准波片或其他相位调制元件,允许测量波长仅受偏振棱镜和探测器的限制,因此四区域法可适用于很大波长范围内的波片测量.以λ/4波片为例,理论分析了测量系统利用四区域测量法后的仪器误差为σφ≤士3.49065×10-3rad(约0.2°),精度比原算法提高约1个数量级.实验验证了四区域法能有效提高系统精度.     

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°。     

石英波片偏光干涉谱的研究

根据石英晶体双折射率的色散特性,对石英波片的偏光干涉谱进行了理论分析和数值模拟,提出了一种石英波片延迟量和厚度的偏光干涉标定法。即由偏光干涉谱,可以得出石英波片在200~2000 nm宽光谱范围内的延迟量;通过对长波段的偏光干涉谱极值波长的精确判断,可以准确地计算出该石英波片的厚度。利用Lambda900紫外-可见-近红外分光光度计对一片石英波片的偏光干涉谱进行了测量。在波长精度为0.1 nm的情况下,测量的厚度精度为0.1μm。误差分析结果表明,通过提高光谱的最小分辨力及选择较长的光谱波段进行测量计算,可以有效地降低误差。     

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.     

风电螺栓轴向应力超声测量标定实验研究

根据超声导波法测量螺栓轴向应力的基本原理,建立了简便有效的声速标定测试实验系统,通过实验分析了测试系统延时误差和温度误差对不同测试方法测量精度的影响.对10.9级42CrMoA风电螺栓轴向应力进行的实际测试表明,超声纵波实际测量误差不大于±2％,纵横波联合测量误差不大于±5％,完全能满足工程应用需求,为该技术在风电领域...     

空间光混频器分光比调整与90°相位差补偿方法

对空间光混频器的90°相位差补偿的几种方法进行了比较分析,并在此基础之上提出了两种新方法.第一种方法采取旋转本振光支路的1/4波片来补偿相位差,旋转信号光支路的第一个1/2波片来调整I路与Q路分光比;第二种方法通过旋转本振光支路的1/2波片和1/4波片到计算出来的角度来实现预定的相位差和分光比.对两种方法进行仿真分析和系统实验.采用第一种方法时,1/4波片快轴与x轴的夹角在-10°~10°变化时,相位差补偿范围为-14°~29°,分光比在0.7~1.4范围内变化;当1/2波片的快轴与y轴的夹角在35°~55°变化时,分光比在0.47~2.1范围内变化.采用第二种方法求解出I/Q路相位差分别为80°、85°、90°、95°、100°,I/Q路分光比分别为0.5、0.75、1、1.5、2时,1/2波片的快轴和1/4波片的快轴的位置.采用这两种方法均可以简单而精确地实现设定的相位差和分光比,有利于光锁相环的相位锁定以及解调出的信号强度的提高.     

基于电光补偿测量的光相位延迟拓展测量法

在激光电光调制补偿测量光相位延迟量过程中,加入交流调制电压形成倍频接收信号,获得消光的精确定位,能提高测量精确度。通过调制信号形状变化与相关参量之依赖关系,可拓展测量范围,解决在某些点附近无法测量波片相位的"盲区"问题。根据接收到的调制光信号形状变化趋势与待测波片样品方位、延迟量、旋转方向等条件的联系,在待测波片快轴选定后,通过波片旋转影响信号形状变化规律的观测,可敏锐地甄别在半波点或全波长点附近波片的正负偏差特性,从而解决了一般偏振干涉补偿测量相位无法解决的测量盲区问题。不改变测量系统结构也不需添加任何器件,适应于最小延迟偏差≥λ/360的情况。     

Measurement of vibrational energy flow in a plate with high energy flow boundary crossing using electronic speckle pattern interferometry

The measurement of vibrational energy flow is an important tool in understanding the vibrational behaviour of structures. In the past, because of transducer constraints, the measurement of vibrational energy flow was mostly restricted to single point measurements. However, recent developments in advanced laser measurement techniques, such as electronic speckle pattern interferometry (ESPI), have gained interest in applying two-dimensional, multi-point measurement techniques to the estimation of vibrational energy flow. This paper addresses the measurement of vibrational energy flow in a plate by using an ESPI based vibrational energy flow measurement technique. A radially symmetric bending wave plate vibration model is introduced and theoretical expressions for energy-based quantities are derived. To assess the accuracy of the measurement method, these theoretical quantities are compared to synthetic results derived from the ESPI energy flow measurement technique. The ESPI measurement technique is also applied to an experimental ‘infinite’ plate. Thus, a specially designed experimental apparatus was constructed so as to minimise undesired wave reflections in the plate and, thus, achieve a high energy flow boundary crossing at the edges of the plate. To reduce the effect of optical noise contamination on the ESPI measured out-of-plane plate displacement data, optimal filters were applied prior to the vibrational energy flow computation. To appraise the accuracy of the experimental method, measured vibrational power on the plate is compared with measured vibrational input power. A difference of less than 1 dB between both quantities indicates that vibrational energy flow within a rectangular plate that contains radially symmetric wave propagation can be measured to a good degree of accuracy if appropriate filtering is applied.     

偏振相机的透明元件应力测量北大核心CSCD

应力检测对光学元件的制造和使用意义重大。基于应力双折射原理,提出了一种利用偏振相机测量应力分布的方法。根据Stokes矩阵和Mueller矩阵推导出应力值及应力方向计算公式,并对影响系统测量精度的主要误差进行了理论分析。为验证方法的可行性,搭建了一台测量应力分布的装置。使用该装置测量一块633 nm的四分之一波片,测得其误差为0.86 nm。进一步测量,得出一块车灯透镜的全场应力相位延迟量与应力方向图,利用所测相位延迟量计算出透镜中心区域的应力双折射值为9.21 nm/mm、主应力差为2.45 MPa;利用符号规则调整了透镜的应力方向,结果符合应力连续性原则。该方法测量应力分布时无需旋动光学元件,可实现应力延迟量及应力方向的实时测量。     

利用傅里叶分析法测量光相位延迟器延迟量

为了精确测量光相位器的延迟量,提出了一种新的测量方法,并利用米勒矩阵理论分析了影响测量结果的因素。测量系统主要由起偏棱镜、标准四分之一波片、检偏棱镜、锁相放大器和微处理器构成。该方法利用最小二乘算法得到了最优傅里叶系数,利用锁相放大器的窄带滤波作用提高了信噪比,利用反馈环控制系统对步进电机的步进角进行了控制。误差分析表明这一方法的绝对误差小于0.29°,对四分之一石英波片相位延迟量进行了实验测试,结果表明其重复测量误差小于0.40°。     

基于CPLD的三维自准直小角度传感器设计

设计实现了一种基于CPLD和线阵CCD的三维自准直小角度传感器,采用七支620nm波长的LED组成的面光源,光通过乳白毛玻璃为分划板提供照明;并运用改进的测量算法,准确地算出偏转的角度。可极大地减少传感器光学部分的调试工作量,提高精度,降低成本。实验证明,在绕X、Y、Z轴转动±1°的范围内,静态误差优于40″;在不超过20°/s的转速下,动态误差不大于3′。     

激光遥感偏振成像系统光学元件调整及误差分析

改进了利用双旋转波片方法进行偏振成像的实验装置,提出了通过一次测量获得目标偏振度和强度编码图像的方法.运用光强法对激光遥感偏振成像装置的光学元件进行调整,通过斯托克斯和穆勒矩阵在偏振光学元件中的应用,给出了相应光学元件的调整原理、方法及过程.分析了激光器中心波长变动、偏振片的角度误差和波片的相位延迟及角度误差对整个系统的影响.结果表明,由偏振片角度和波片角度误差造成的出射光斯托克斯误差较小,不超过0.001,可以忽略;由波片相位延迟不精确造成的误差在0.02左右,所以应采用延迟精度较高的波片;激光器中心波长变化的影响最大,不能忽略,必须加滤光片使接收光的中心波长控制在808nm;镀有铝膜望远镜对接收到的散射光偏振度影响较小,适于激光遥感偏振成像系统的应用.     

Determining the retardation of a wave plate by using spectroscopic method

A method for determining the retardation of a wave plate is presented. The method is based on polychromatic polarization interference technique. Through accurate judgment of the intersection points' wavelengths of the two orthogonal polarization transmittance spectrum curves, the apparent retardation, the absolute retardation values and the physical thickness of a wave plate can be measured at a wide spectral range from 400 nm to 800 nm. Experimental results show that the proposed method has very high precision. In addition, the method has a significant advantage that has high misalignment tolerance. The method reported here should have applications in fabrication and measurement of a wave plate.     

Semi-classical theory and experimental research for polarization flipping in a single frequency laser with feedback effect

In this paper, we propose a semi-classical theory to successfully explain the polarization flipping in a single frequency laser. An experimental setup is built to verify this theory. The observed experimental phenomena are consistent with the theoretical analysis. We perform phase retardation measurements of birefringent components using this experimental system. The results show that the measurement repeatability is 0.12° and the measurement accuracy is 0.22 °.     

1/4波片延迟量的相位调制椭偏测量法

利用椭偏测量术中的相位调制椭偏测量原理测量了1/4波片的延迟量。该方法预先对测量光束的偏振态进行调制,以生成随时间变化的光强信号,通过对信号中的谐变成分进行分析而获得待测波片的延迟量。测量了四个波片,其中三个波片的延迟量已经用电光调制法精确测量过,经对比测量的结果符合较好。观察到了和理论相符的云母波片延迟量的振荡现象。实验结果说明这种方法是一种有实际意义的方法。     

二元复合波片延迟相位方位效应探讨

在多级波片方位效应的基础上，探讨了复合波片的方位效应问题。通过对多级波片的设计与测量，论证了入射光方位是影响波片延迟量的关键因素。