專利名稱：一種光學(xué)元件各向異性檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檢測光學(xué)元件參數(shù)的裝置，特別是關(guān)于一種光學(xué)元件各向異性檢測裝置。
背景技術(shù)：
光學(xué)元件各向異性包括天然雙折射材料或人工雙折射材料形成的各向異性，如波片的位相延遲，也包括各向同性光學(xué)元件由于加工過程中引入的殘余應(yīng)力造成的應(yīng)力雙折射。其中，波片位相延遲的測量精度直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的精度，光學(xué)元件內(nèi)部的殘余應(yīng)力對光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量、像差等有著重要的影響。因此，精確測定光學(xué)元件的各向異性具有非常重要的意義?，F(xiàn)有技術(shù)中對光學(xué)元件各向異性的檢測通常是采用光學(xué)元件的各向異性引起的偏振態(tài)相互垂直的兩束光的位相差表示，常用的檢測方法有旋轉(zhuǎn)消光法、電光調(diào)制法、磁光調(diào)制法、旋轉(zhuǎn)檢偏器法、光學(xué)外差干涉法和激光頻率分裂測量法，由于上述這些測量方法存在測量設(shè)備昂貴，對檢測光學(xué)元件樣品要求高和檢測精度低等問題，因此在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中受到限制。為了滿足光學(xué)元件各向異性的檢測精度要求，現(xiàn)有技術(shù)中有人提出了采用激光回饋測量法對光學(xué)元件的各向異性進(jìn)行檢測，激光回饋測量法的檢測精度可以達(dá)到O. 5°。采用激光回饋測量時(shí)將光學(xué)元件放置在激光器的回饋外腔中，當(dāng)回饋外腔的腔長變化時(shí)，激光的偏振態(tài)發(fā)生跳變，通過測量激光偏振態(tài)跳變后的相互垂直的兩束光的占空比，實(shí)現(xiàn)對光學(xué)元件各向異性的檢測。但是由于激光器內(nèi)部存在模競爭，如果放置在回饋外腔內(nèi)需要測量的光學(xué)元件各向異性非常小，改變回饋外腔的腔長時(shí)，激光的偏振態(tài)并不會(huì)發(fā)生跳變，即對光學(xué)元件的各向異性無法檢測，因此激光回饋測量方法存在測量盲區(qū)，經(jīng)過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)測量盲區(qū)為位相延遲0° 15°和165° 180°兩個(gè)區(qū)間，當(dāng)光學(xué)元件各向異性的大小位于測量盲區(qū)，激光回饋測量法無法對此光學(xué)元件各向異性的大小進(jìn)行精確測量。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種無測量盲區(qū)的光學(xué)元件各向異性檢測裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種光學(xué)元件各向異性檢測裝置，它包括激光器、回饋外腔、信號(hào)控制系統(tǒng)和信號(hào)處理系統(tǒng)，所述激光器包括激光增益管，所述激光增益管的軸線左側(cè)設(shè)置內(nèi)腔凹面反射鏡，所述激光增益管的軸線右側(cè)依次設(shè)置有增透窗片和外腔平面反射鏡，所述外腔平面反射鏡與設(shè)置在所述外腔平面反射鏡右側(cè)的回饋鏡構(gòu)成所述回饋外腔；其特征在于它還包括一加力元件，所述加力元件的周向設(shè)置有一個(gè)以上的螺紋孔，所述加力元件通過螺釘穿過所述螺紋孔頂設(shè)在所述增透窗片上。所述加力元件的形狀根據(jù)所述增透窗片的形狀確定。所述加力元件采用變形小的金屬材料制作而成。所述信號(hào)控制系統(tǒng)包括固定設(shè)置在所述回饋鏡外側(cè)的壓電陶瓷和控制所述壓電陶瓷伸縮運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電路；所述信號(hào)處理系統(tǒng)包括一偏振片、兩探測器、一采集模塊和一信號(hào)處理模塊，所述偏振片設(shè)置在所述信號(hào)控制系統(tǒng)的壓電陶瓷的出光方向，兩所述探測器分別設(shè)置在所述內(nèi)腔凹面反射鏡和偏振片的出射激光的方向探測激光光強(qiáng)信號(hào)和激光偏振態(tài)信號(hào)，所述采集模塊分別控制兩所述探測器將采集的激光光強(qiáng)信號(hào)和激光偏振態(tài)信號(hào)發(fā)送到所述信號(hào)處理模塊，所述信號(hào)處理模塊對激光光強(qiáng)信號(hào)和激光偏振態(tài)信號(hào)進(jìn)行計(jì)算得到待測的光學(xué)元件各向異性的大小。兩所述探測器的輸出端分別連接有一示波器，用于顯示激光的光強(qiáng)信號(hào)和激光的偏振態(tài)信號(hào)測量時(shí)，待測的光學(xué)元件放置在所述回饋外腔的外腔平面反射鏡與所述回饋鏡之間。本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明由于在現(xiàn)有的激光回饋測量系統(tǒng)的增透窗片上套設(shè)一加力元件，加力元件的周向設(shè)置有一個(gè)以上的螺紋孔，加力元件通過螺釘穿過螺紋孔對增透窗片施加力，因此增大了激光器的頻差，減小了模競爭， 能夠?qū)崿F(xiàn)對光學(xué)元件微小各向異性的測量，有效消除了激光回饋測量法的測量盲區(qū)。2、測量時(shí)，本發(fā)明將光學(xué)元件放置在回饋外腔中，位于激光器諧振腔外，因此對待測的光學(xué)元件樣品的要求低，樣品表面只需要簡單拋光，且對樣品大小和損耗也沒限制。3、本發(fā)明由于采用偏振跳變原理進(jìn)行測量，相對于基于消光點(diǎn)的判斷進(jìn)行測量的方法，有更高的測量精度。 本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于采用激光回饋測量法對光學(xué)元件各向異性的檢測中。


圖I是激光器在2M Hz頻差時(shí)，光學(xué)元件各向異性在15°位相延遲時(shí)的有效增益隨外腔長的變化曲線，，為e光有效增益，，為ο光有效增益，橫坐標(biāo)為外腔長變化，單位為m，縱坐標(biāo)為激光器的有效增益；圖2是激光器在9M Hz頻差時(shí)，光學(xué)元件各向異性在15°位相延遲時(shí)的有效增益隨外腔長的變化曲線，，為e光有效增益，，為ο光有效增益，橫坐標(biāo)為外腔長變化，單位為m，縱坐標(biāo)為激光器的有效增益；圖3是激光器在30M Hz頻差時(shí)，光學(xué)元件各向異性在I. 37°位相延遲時(shí)的有效增益隨外腔長的變化曲線，“，，為e光有效增益，，為ο光,橫坐標(biāo)為外腔長變化, 單位為m,縱坐標(biāo)為激光器的有效增益；圖4是本發(fā)明的光學(xué)元件各向異性檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例的激光回饋外腔各向異性偏振跳變波形曲線，縱坐標(biāo)分別表示驅(qū)動(dòng)電壓和示波器輸出的電壓值，單位為V，橫坐標(biāo)為掃描時(shí)間，單位為ms。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。若將具有各向異性的光學(xué)元件放置在激光器諧振腔中，可以將激光器發(fā)出的激光分裂成兩個(gè)本征模式偏振方向相互垂直的兩束光，這兩種光通常以ο光和e光表不。在激光半經(jīng)典理論中，激光模式能否震蕩，取決于兩個(gè)條件α。> 0，a e > O
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)元件各向異性檢測裝置，它包括激光器、回饋外腔、信號(hào)控制系統(tǒng)和信號(hào)處理系統(tǒng)，所述激光器包括激光增益管，所述激光增益管的軸線左側(cè)設(shè)置內(nèi)腔凹面反射鏡，所述激光增益管的軸線右側(cè)依次設(shè)置有增透窗片和外腔平面反射鏡，所述外腔平面反射鏡與設(shè)置在所述外腔平面反射鏡右側(cè)的回饋鏡構(gòu)成所述回饋外腔；其特征在于它還包括一加力元件，所述加力元件的周向設(shè)置有一個(gè)以上的螺紋孔，所述加力元件通過螺釘穿過所述螺紋孔頂設(shè)在所述增透窗片上。
2.如權(quán)利要求I所述的一種光學(xué)元件各向異性檢測裝置，其特征在于所述加力元件的形狀根據(jù)所述增透窗片的形狀確定。
3.如權(quán)利要求I所述的一種光學(xué)元件各向異性檢測裝置，其特征在于所述加力元件采用變形小的金屬材料制作而成。
4.如權(quán)利要求2所述的一種光學(xué)元件各向異性檢測裝置，其特征在于所述加力元件采用變形小的金屬材料制作而成。
5.如權(quán)利要求I或2或3或4所述的一種光學(xué)元件各向異性檢測裝置，其特征在于 所述信號(hào)控制系統(tǒng)包括固定設(shè)置在所述回饋鏡外側(cè)的壓電陶瓷和控制所述壓電陶瓷伸縮運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電路；所述信號(hào)處理系統(tǒng)包括一偏振片、兩探測器、一采集模塊和一信號(hào)處理模塊，所述偏振片設(shè)置在所述信號(hào)控制系統(tǒng)的壓電陶瓷的出光方向，兩所述探測器分別設(shè)置在所述內(nèi)腔凹面反射鏡和偏振片的出射激光的方向探測激光光強(qiáng)信號(hào)和激光偏振態(tài)信號(hào)， 所述采集模塊分別控制兩所述探測器將采集的激光光強(qiáng)信號(hào)和激光偏振態(tài)信號(hào)發(fā)送到所述信號(hào)處理模塊，所述信號(hào)處理模塊對激光光強(qiáng)信號(hào)和激光偏振態(tài)信號(hào)進(jìn)行計(jì)算得到待測的光學(xué)元件各向異性的大小。
6.如權(quán)利要求5所述的一種光學(xué)元件各向異性檢測裝置，其特征在于兩所述探測器的輸出端分別連接有一不波器，用于顯不激光的光強(qiáng)信號(hào)和激光的偏振態(tài)信號(hào)。
7.如權(quán)利要求I或2或3或4或6所述的一種光學(xué)元件各向異性檢測裝置，其特征在于測量時(shí)，待測的光學(xué)元件放置在所述回饋外腔的外腔平面反射鏡與所述回饋鏡之間。
8.如權(quán)利要求5所述的一種光學(xué)元件各向異性檢測裝置，其特征在于測量時(shí)，待測的光學(xué)元件放置在所述回饋外腔的外腔平面反射鏡與所述回饋鏡之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光學(xué)元件各向異性檢測裝置，它包括激光器、回饋外腔、信號(hào)控制系統(tǒng)和信號(hào)處理系統(tǒng)，所述激光器包括激光增益管，所述激光增益管的軸線左側(cè)設(shè)置內(nèi)腔凹面反射鏡，所述激光增益管的軸線右側(cè)依次設(shè)置增透窗片和外腔平面反射鏡，所述外腔平面反射鏡與設(shè)置在所述外腔平面反射鏡右側(cè)的回饋鏡構(gòu)成所述回饋外腔；其特征在于它還包括一加力元件，所述加力元件的徑向設(shè)置有一個(gè)以上的螺紋孔，所述加力元件通過螺釘穿過所述螺紋孔頂設(shè)在所述增透窗片上。本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于采用激光回饋測量法對光學(xué)元件各向異性的檢測中。
文檔編號(hào)G01M11/02GK102607814SQ20121008467
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月27日
發(fā)明者張書練, 陳文學(xué) 申請人:清華大學(xué)