專利名稱：雙通型光譜測量裝置及其極化相關(guān)性的消除方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種雙通型光譜測量裝置及其極化相關(guān)性的消除方法，特別是關(guān)于一種可消除極化相關(guān)性的雙通型光譜測量裝置及其極化相關(guān)性的消除方法。
背景技術(shù)：
圖1顯示分光組件的靈敏度與波長的關(guān)系圖，其中曲線12是平行極化光的關(guān)系曲線，而曲線14則為垂直極化光的關(guān)系曲線。如圖1所示，繞射光柵等分光組件的靈敏度是隨著入射光的波長及極化方向而改變。由于光譜測量裝置使用了許多分光組件，因此測量具有極化特性的光束(例如激光)的光譜時(shí)，必須消除或減低因光束的極化方向改變所造成的影響。
美國專利US 6,166,805號揭示一種雙通型單光儀，其可提高分辨率并減少體積，但無法消除前述的極化相關(guān)性。另，美國專利US 5,233,405號揭示一種具有雙通型單光儀的光譜分析裝置，其是藉由將通過繞射光柵的繞射光通過一半波片(half-wave plate)一次以將其相位延遲90度，再進(jìn)行分光以消除極化相關(guān)性。然而，此一設(shè)計(jì)的效率較差，且降低了靈敏度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種消除極化相關(guān)性的雙通型光譜測量裝置及其極化相關(guān)性的消除方法。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明揭示一種消除極化相關(guān)性的雙通型光譜測量裝置及其極化相關(guān)性的消除方法。該光譜測量裝置包含一可產(chǎn)生一光束的光源、一可準(zhǔn)直該光束的第一鏡片、一設(shè)置于該光源與該第一鏡片間的雙向光束分離組件、一可將該光束分離成不同波長的子光束的波長分離組件、一設(shè)置于該子光束的光路上的極化相位延遲組件、一可反射該子光束的光束反射組件以及一光檢測器。該波長分離組件可為一繞射光柵，而該極化相位延遲組件可為一消色差1/4相位延遲波片或1/4相位延遲波片，其可調(diào)整該子光束的極化方向。本發(fā)明是藉由將該子光束通過該極化相位延遲組件兩次以將其極化方向旋轉(zhuǎn)90度。如此，該子光束將分別以水平極化方向及垂直極化方向通過該波長分離組件各一次，因而可消除該波長分離組件的極化相關(guān)性。


圖1顯示分光組件的靈敏度與波長的關(guān)系圖；圖2示例本發(fā)明第一實(shí)施例的雙通型光譜測量裝置；圖3是本發(fā)明雙通型光譜測量裝置的運(yùn)作示意圖；圖4示例本發(fā)明第二實(shí)施例的雙通型光譜測量裝置；圖5及圖6示例本發(fā)明第三實(shí)施例的雙通型光譜測量裝置；圖7示例本發(fā)明第四實(shí)施例的雙通型光譜測量裝置。
圖中主要組件符號說明

具體實(shí)施例方式
圖2例示本發(fā)明第一實(shí)施例的雙通型光譜測量裝置40。該光譜測量裝置40包含一可產(chǎn)生一光束52的光源50、一可準(zhǔn)直該光束52的第一鏡片60、一設(shè)置于該光源50與該第一鏡片60間的雙向光束分離組件70、一可將該光束52分離成不同波長的子光束82的波長分離組件80、一設(shè)置于該子光束82的光路上的極化相位延遲組件90、一可反射該子光束82的光束反射組件92以及一光檢測器72。該波長分離組件80可為一繞射光柵。
該光譜測量裝置40另包含一設(shè)置于該光源50與該波長分離組件80間的光束限制組件54、一設(shè)置于該波長分離組件80與該光束反射組件92間的第二鏡片84、一設(shè)置于該第二鏡片84與該光束反射組件92間的波長選擇組件86以及一設(shè)置于該波長選擇組件86與該光束反射組件92間的第三鏡片88。該光束限制組件54可為一針孔或一光纖連接器。該雙向光束分離組件70是一分光鏡，其容許來自該光源50的光束52通過，并將來自該波長分離組件80的子光束82導(dǎo)向該光檢測器72。
該極化相位延遲組件90是一1/4相位延遲波片或消色差1/4相位延遲波片，用以調(diào)整該子光束82的極化方向。特而言之，該極化相位延遲組件90是設(shè)置于該第三鏡片88與該光束反射組件92之間。該第一鏡片60可為消色差二合一鏡片，用以準(zhǔn)直來自該光源50的光束52以及聚焦來自該波長分離組件80的子光束82。該第二鏡片84亦可為消色差二合一鏡片，用以聚焦來自該波長分離組件80的子光束82以及準(zhǔn)直經(jīng)由該光束反射組件92反射的子光束82。
該波長選擇組件86可為一光狹縫，其僅容許一預(yù)定波長的子光束82通過。該第二鏡片84可將來自該波長分離組件80的不同波長的子光束82聚焦于該波長選擇組件86的不同y軸位置上，因此在y軸上移動(dòng)該波長選擇組件86即可使不同波長的子光束82通過而照射于該光束反射組件92。該第三鏡片88亦為消色差二合一鏡片，用以準(zhǔn)直來自該波長選擇組件86的子光束82以及聚焦經(jīng)由該光束反射組件92反射的子光束82。
圖3是本發(fā)明雙通型光譜測量裝置40的運(yùn)作示意圖，其中上半部是代表入射路徑，而下半部代表反射路徑。如圖3所示，一光束42是以垂直的極化方向入射至該波長分離組件80，通過該極化相位延遲組件90并經(jīng)由該光束反射組件92反射后，沿著原光路再一次通該極化相位延遲組件90。該光束42通過該極化相位延遲組件90兩次導(dǎo)致其極化方向旋轉(zhuǎn)90度，亦即由垂直方向轉(zhuǎn)變?yōu)樗椒较?。同理，若該光?2是以水平極化方向入射，通過極化相位延遲組件90兩次后，其極化方向亦旋轉(zhuǎn)90度，亦即由水平方向轉(zhuǎn)變?yōu)榇怪狈较颉?br> 該波長分離組件80對垂直與水平極化方向有不同的繞射效率。然而，任何光束均可分解為垂直及水平兩個(gè)分量，且任一分量均分別以垂直極化方向及水平極化方向各通過該波長分離組件80一次。因此，該波長分離組件80整體上對任何光束的繞射效率均相同，并不會影響該光束42的強(qiáng)度。亦即，本發(fā)明藉由將該光束42分別以水平極化方向及垂直極化方向通過該波長分離組件80各一次，以消除該波長分離組件80的極化相關(guān)性。
圖4示例本發(fā)明第二實(shí)施例的雙通型光譜測量裝置100。相較于圖2的雙通型光譜測量裝置40，圖4的雙通型光譜測量裝置100將該極化相位延遲組件90設(shè)置于該波長分離組件80與該第二鏡片84之間，且其雙向光束分離組件70是使用一光環(huán)流器(circulator)以將反射的子光束82導(dǎo)向該光檢測器72。
圖5及圖6示例本發(fā)明第三實(shí)施例的雙通型光譜測量裝置120。相較于圖2的雙通型光譜測量裝置40，圖5的雙通型光譜測量裝置120的雙向光束分離組件70是使用一多端接頭(multi-terminal ferrule)以將入射的光束52導(dǎo)向該波長分離組件80以及將反射的子光束82導(dǎo)向該光檢測器72。參照圖6，入射的光束52偏離一光軸142一正向物高(+h)，經(jīng)過該波長分離組件80繞射二次的子光束82成像于偏離光軸142一負(fù)向物高(-h)。如此，反射的子光束82即可由該多端接頭耦合至該光檢測器72，如圖6所示。
圖7例示本發(fā)明第四實(shí)施例的雙通型光譜測量裝置160。相較于圖2的雙通型光譜測量裝置40的第一鏡片60及第二鏡片84使用消色差二合一鏡片，圖7的雙通型光譜測量裝置160的第一鏡片60及第二鏡片84是使用拋物面鏡。特而言之，該雙通型光譜測量裝置160是采用反射式結(jié)構(gòu)。
以上實(shí)施例僅為說明本發(fā)明的原理及功能，并非限制本發(fā)明。因此熟悉本技術(shù)的人員對上述實(shí)施例所做的不違背本發(fā)明精神的修改及變化，仍為本發(fā)明所涵蓋。本發(fā)明的權(quán)利范圍應(yīng)如本專利申請權(quán)利要求所列。
權(quán)利要求
1.一種雙通型光譜測量裝置，其特征在于包含一光源，可產(chǎn)生一光束；一第一鏡片，可準(zhǔn)直該光束；一雙向光束分離組件，設(shè)置于該光源與該第一鏡片之間；一波長分離組件，可將該光束分離成不同波長的子光束；一極化相位延遲組件，設(shè)置于該子光束的光路上，可調(diào)整該子光束的極化角度；一光束反射組件，可反射該子光束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙通型光譜測量裝置，其特征在于該極化相位延遲組件是一1/4相位延遲波片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙通型光譜測量裝置，其特征在于該極化相位延遲組件是一消色差1/4相位延遲波片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙通型光譜測量裝置，其特征在于該波長分離組件是一繞射光柵。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙通型光譜測量裝置，其特征在于其另包含一設(shè)置于該波長分離組件與該光束反射組件間的第二鏡片，可聚焦來自該波長分離組件的子光束。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙通型光譜測量裝置，其特征在于該極化相位延遲組件是設(shè)置于該波長分離組件與該第二鏡片之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙通型光譜測量裝置，其特征在于該第一鏡片及該第二鏡片是消色差二合一鏡片。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙通型光譜測量裝置，其特征在于第一鏡片及該第二鏡片是拋物面鏡。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙通型光譜測量裝置，其特征在于其另包含一波長選擇組件，設(shè)置于該第二鏡片與該光束反射組件之間；一第三鏡片，設(shè)置于該波長選擇組件與該光束反射組件之間，可準(zhǔn)直來自該波長選擇組件的子光束。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的雙通型光譜測量裝置，其特征在于該波長選擇組件是一光狹縫，且該三鏡片是消色差二合一鏡片。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的雙通型光譜測量裝置，其特征在于該極化相位延遲組件是設(shè)置于該第三鏡片與該光束反射組件之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙通型光譜測量裝置，其特征在于該雙向光束分離組件是一分光鏡。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙通型光譜測量裝置，其特征在于該雙向光束分離組件是一光環(huán)流器。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙通型光譜測量裝置，其特征在于該雙向光束分離組件是一多端接頭。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙通型光譜測量裝置，其特征在于其另包含一光束限制組件，設(shè)置于該光源與該第一鏡片之間。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的雙通型光譜測量裝置，其特征在于該光束限制組件是一針孔。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的雙通型光譜測量裝置，其特征在于該光束限制組件是一光纖連接器。
18.一種雙通型光譜測量裝置的極化相關(guān)性的消除方法，其特征在于包含下列步驟將一光束通過一波長分離組件以分離成不同波長的子光束；將該子光束通過一1/4相位延遲波片兩次；將該子光束通過該波長分離組件。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的雙通型光譜測量裝置的極化相關(guān)性的消除方法，其特征在于將該子光束是利用一光束反射組件通過一1/4相位延遲波片兩次。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的雙通型光譜測量裝置的極化相關(guān)性的消除方法，其特征在于該子光束通過該1/4相位延遲波片兩次之后，其極化方向旋轉(zhuǎn)90度。
全文摘要
本發(fā)明的雙通型光譜測量裝置包含一可產(chǎn)生一光束的光源、一可準(zhǔn)直該光束的第一鏡片、一設(shè)置于該光源與該第一鏡片間的雙向光束分離組件、一可將該光束分離成不同波長的子光束的波長分離組件、一設(shè)置于該子光束的光路上的極化相位延遲組件、一可將該子光束反射至該極化相位延遲組件的光束反射組件以及一光檢測器。該極化相位延遲組件可為一消色差1/4相位延遲波片或1/4相位延遲波片。該子光束通過該極化相位延遲組件兩次導(dǎo)致其極化方向旋轉(zhuǎn)90度，因而分別以水平極化方向及垂直極化方向通過該波長分離組件各一次，以消除極化相關(guān)性。
文檔編號G01J3/28GK1776381SQ200410091029
公開日2006年5月24日 申請日期2004年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月16日
發(fā)明者葉峻毅 申請人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院