專利名稱：一種快速脈沖激光偏振度測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種快速脈沖激光偏振度測量裝置，屬于激光技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，常用的脈沖激光偏振度的測量裝置如圖1所示，激光器11發(fā)出的脈沖激光經(jīng)起偏器12后得到線偏振光，線偏振光經(jīng)被測樣品15退偏后，部分后向散射光經(jīng)檢偏器13進(jìn)入光電探測器14。通過旋轉(zhuǎn)檢偏器13，實現(xiàn)對被測樣品15后向散射光中水平偏振P光和垂直偏振S光的分離。該測量裝置只使用了一個光電探測器14，所以每次測量只能得到水平偏振P光或垂直偏振S光中的一個測量值,因此要獲得被測樣品15后向散射光中的水平偏振P光和垂直偏振S光只能通過兩步來實現(xiàn)。同時，在調(diào)節(jié)檢偏器13的過程中，存在一定的誤差，使得測量得出的偏振度也不準(zhǔn)確
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了提供一種快速脈沖激光偏振度測量裝置，該裝置利用消偏分光棱鏡將被測樣品散射光束的一部分垂直反射到偏振分光棱鏡，通過偏振分光棱鏡將光束中的水平偏振P光和垂直偏振S光分離,被兩個光電探測器接收，由光信號轉(zhuǎn)換成電信號，同時得到水平偏振P光的電壓值VP，垂直偏振S光的電壓值Vs，利用(VP—VS) / (Vp+Vs)計算得出被測樣品8后向散射的偏振度。本發(fā)明的目的是通過下述方案實現(xiàn)的。本發(fā)明的一種快速脈沖激光偏振度測量裝置，該裝置包括激光器1、光束整形透鏡
2、格蘭泰勒棱鏡3、消偏分光棱鏡4、偏振分光棱鏡5、光電探測器A6和光電探測器B7 ;激光器1、光束整形透鏡2、格蘭泰勒棱鏡3和消偏分光棱鏡4順次排列且位于同一主光軸上；偏振分光棱鏡5位于消偏分光棱鏡4的一側(cè),且與主光軸垂直；光電探測器A6和光電探測器B7分別在偏振分光棱鏡5的透射方向和反射方向；激光器I的發(fā)光面位于光束整形透鏡2的焦點上，以確保經(jīng)光束整形透鏡2后的光束為平行光；被測樣品8的中心位于主光軸上，且在消偏分光棱鏡4的后面，被測樣品8可以沿主光軸轉(zhuǎn)動；從激光器I發(fā)出的發(fā)射光束經(jīng)過光束整形透鏡2進(jìn)行整形，將光束整形成平行光束，平行光束經(jīng)過格蘭泰勒棱鏡3后得到水平偏振P光，水平偏振P光經(jīng)過消偏分光棱鏡4后入射到被測樣品8上，被測樣品8散射后的光束再經(jīng)過消偏分光棱鏡4后，將散射光束的一部分垂直反射到偏振分光棱鏡5,經(jīng)過偏振分光棱鏡5分解成水平偏振P光和垂直偏振S光，并分別由光電探測器A6和光電探測器B7接收，由光信號轉(zhuǎn)換為電信號，從而根據(jù)光電探測器A6得到被測樣品8的水平偏振P光的電壓值VP，根據(jù)光電探測器B7得到被測樣品8的垂直偏振S光的電壓值\，實現(xiàn)對所選用波長的激光的光電轉(zhuǎn)換，并利用(VP—VS) /(VP+VS)計算得出被測樣品8后向散射的偏振度。所述激光器1，為裝置提供脈沖激光作為發(fā)射光束；所述光束整形透鏡2，對激光器I發(fā)射的光束進(jìn)行整形，使光束能夠全部通過格蘭泰勒棱鏡3 ;光束整形透鏡2由一片以上透鏡組成；所述格蘭泰勒棱鏡3，將脈沖激光變?yōu)榫哂休^高偏振度的水平偏振P光；所述消偏分光棱鏡4，在不改變光束偏振狀態(tài)的情況下，將光束分為兩路，實現(xiàn)光路的改變；所述偏振分光棱鏡5,將通過它的光束分為水平偏振P光和垂直偏振S光,從而實現(xiàn)經(jīng)被測樣品8的后向散射光束中水平偏振P光和垂直偏振S光的快速分離。所述光電探測器A6和光電探測器B7,由光信號轉(zhuǎn)換為電信號,根據(jù)光電探測器A6得到被測樣品8的水平偏振P光的電壓值VP，根據(jù)光電探測器B7得到被測樣品8的垂直偏振S光的電壓值Vs，并利用(VP—VS) / (VP+VS)計算得出被測樣品8后向散射的偏振度。工作過程:經(jīng)激光器I發(fā)出的脈沖激光，首先經(jīng)光束整形透鏡2整形，整形后的平行光束經(jīng)格蘭泰勒棱鏡3后得到具有較高偏振度的水平偏振P光。水平偏振P光經(jīng)過消偏分光棱鏡4入射到被測樣品8上,被測樣品8散射后的光束再經(jīng)過消偏分光棱鏡4后,將散射光束的一部分垂直反射到偏振分光棱鏡5,經(jīng)過偏振分光棱鏡5分解成水平偏振P光和垂直偏振S光,并分別由光電探測器A6和光電探測器B7接收，由光信號轉(zhuǎn)換為電信號,從而根據(jù)光電探測器A6得到被測樣品8的水平偏振P光的電壓值VP，根據(jù)光電探測器B7得到被測樣品8的垂直偏振S光的電壓值Vs，實現(xiàn)對所選用波長的激光的光電轉(zhuǎn)換，并利用(Vp—Vs) / (VP+VS)計算得出被測樣品8后向散射的偏振度。有益效果利用消偏分光棱鏡將被測樣品散射光束的一部分垂直反射到偏振分光棱鏡，通過偏振分光棱鏡將光束中的水平偏振P光和垂直偏振S光分離,被兩個光電探測器接收，由光信號轉(zhuǎn)換成電信號， 同時得到水平偏振P光的電壓值Vp,垂直偏振S光的電壓值Vs,利用(Vp-Vs) / (Vp+Vs)計算得出被測樣品8后向散射的偏振度，從而實現(xiàn)對被測樣品偏振度的快速測量。對于利用激光偏振特性進(jìn)行探測和成像的系統(tǒng)，具有良好的應(yīng)用前景。為了提高激光對目標(biāo)(此處的目標(biāo)可理解成不同的被測樣品)的識別能力，本發(fā)明介紹了一種快速脈沖激光偏振度測量裝置。首先，該項技術(shù)利用偏振分光棱鏡將光束中的水平偏振P光和垂直偏振S光分離，并同時被兩個光電探測器分別接收。該裝置利用偏振分光棱鏡取代檢偏器，實現(xiàn)光束中水平偏振P光和垂直偏振S光的分離,從而同時實現(xiàn)對光束中水平偏振P光和垂直偏振S光的測量。該裝置的優(yōu)勢在于:第一，實現(xiàn)對光束中水平偏振P光和垂直偏振S光的快速測量。由于該裝置采用偏振分光棱鏡來實現(xiàn)光束中水平偏振P光和垂直偏振S光的分離，因此可以用兩個光電探測器同時測量水平偏振P光和垂直偏振S光的值。第二，測量過程中，避免了通過調(diào)節(jié)檢偏器來分別獲取水平偏振P光和垂直偏振S光所帶來的誤差，所以測量精度高。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中后向散射偏振度的測量裝置示意圖；其中，11-激光器，12-起偏器,13-檢偏器,14-光電探測器,15-被測樣品。圖2為本發(fā)明的快速脈沖激光偏振度測量裝置示意圖；其中，1-激光器,2-光束整形透鏡,3-格蘭泰勒棱鏡，4-消偏分光棱鏡,5-偏振分光棱鏡，6、7-光電探測器,8-被測樣品。
具體實施例方式為了更好地說明本發(fā)明的目的和優(yōu)點，下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。一種快速脈沖激光偏振度測量裝置，該裝置包括激光器1、光束整形透鏡2、格蘭泰勒棱鏡3、消偏分光棱鏡4、偏振分光棱鏡5、光電探測器A6和光電探測器B7 ;激光器1、光束整形透鏡2、格蘭泰勒棱鏡3和消偏分光棱鏡4順次排列且位于同一主光軸上；偏振分光棱鏡5位于消偏分光棱鏡4的一側(cè),且與主光軸垂直；光電探測器A6和光電探測器B7分別在偏振分光棱鏡5的透射方向和反射方向；激光器I的發(fā)光面位于光束整形透鏡2的焦點上，以確保經(jīng)光束整形透鏡2后的光束為平行光；被測樣品8的中心位于主光軸上，且在消偏分光棱鏡4的后面，被測樣品8可以沿主光軸轉(zhuǎn)動；從激光器I發(fā)出的發(fā)射光束經(jīng)過光束整形透鏡2進(jìn)行整形，將光束整形成平行光束，平行光束經(jīng)過格蘭泰勒棱鏡3后得到水平偏振P光，水平偏振P光經(jīng)過消偏分光棱鏡4后入射到被測樣品8上，被測樣品8散射后的光束再經(jīng)過消偏分光棱鏡4后，將散射光束的一部分垂直反射到偏振分光棱鏡5,經(jīng)過偏振分光棱鏡5分解成水平偏振P光和垂直偏振S光，并分別由光電探測器A6和光電探測器B7接收，由光信號轉(zhuǎn)換為電信號，從而根據(jù)光電探測器A6得到被測樣品8的水平偏振P光的電壓值VP，根據(jù)光電探測器B7得到被測樣品8的垂直偏振S光的電壓值\，實現(xiàn)對所選用波長的激光的光電轉(zhuǎn)換，并利用(VP—VS) /(VP+VS)計算得出被測樣品8后向散射的偏振度。所述激光器1，為裝置提供脈沖激光作為發(fā)射光束；所述光束整形透鏡2，對激光器I發(fā)射的光束進(jìn)行整形，使光束能夠全部通過格蘭泰勒棱鏡3 ；所述格蘭泰勒棱鏡3,將脈沖激光變?yōu)榫哂休^高偏振度的水平偏振P光；所述消偏分光棱鏡4，在不改變光束偏振狀態(tài)的情況下，將光束分為兩路，實現(xiàn)光路的改變；所述偏振分光棱鏡5,將通過它的光束分為水平偏振P光和垂直偏振S光,從而實現(xiàn)經(jīng)被測樣品8的后向散射光束中水平偏振P光和垂直偏振S光的快速分離。所述光電探測器A6和光電探測器B7,由光信號轉(zhuǎn)換為電信號,根據(jù)光電探測器A6得到被測樣品8的水平偏振P光的電壓值VP，根據(jù)光電探測器B7得到被測樣品8的垂直偏振S光的電壓值Vs，并利用(VP—VS) / (VP+VS)計算得出被測樣品8后向散射的偏振度。本實施例中，激光器I采用LD泵浦的被動調(diào)Q Nd3+: YAG/Cr4+: YAG微腔激光器；光束整形透鏡2采用平凸透鏡0LB10-040 ;格蘭泰勒棱鏡3采用GCL-070213 ;消偏分光棱鏡4采用GCC403051 ;偏振分光棱鏡5采用GCC-402052 ;光電探測器6、7采用GTlOl光電二極管，光敏面尺寸Φ0.2_。本裝置搭建過程為:第一步:在光學(xué)平臺上，將所有的器件的中心都調(diào)整到位于同一高度的平面上；第二步: 將激光器I的發(fā)光面調(diào)整到光束整形透鏡2的焦點處，固定激光器I和光束整形透鏡2，并使發(fā)射的激光完全通過光束整形透鏡2 ；
第三步:依次將格蘭泰勒棱鏡3、消偏分光棱鏡4和偏振分光棱鏡5固定好；第四步:將兩個光電探測器6和7分別置于偏振分光棱鏡的透射方向和反射方向；第五步:試驗表明，被測樣品8由垂直入射方向按逆時針旋轉(zhuǎn)，則光電探測器收到的回波信號的幅值由大變小。由此證明本發(fā)明的一種快速脈沖激光偏振度測量裝置，可以實現(xiàn)對被測樣品后向散射光束中水平偏振P光和垂直偏振S光的分離，同時完成光束中水平偏振P光電壓值Vp和垂直偏振S光電壓值Vs的測量，并利用(VP—VS)/ (VP+VS)計算得出被測樣品8后向散射的 偏振度。
權(quán)利要求
1.一種快速脈沖激光偏振度測量裝置，其特征在于:該裝置包括激光器(I)、光束整形透鏡(2)、格蘭泰勒棱鏡(3)、消偏分光棱鏡(4)、偏振分光棱鏡(5)、光電探測器A (6)和光電探測器B (7 );激光器(I)、光束整形透鏡(2 )、格蘭泰勒棱鏡(3 )和消偏分光棱鏡(4 )順次排列且位于同一主光軸上；偏振分光棱鏡(5)位于消偏分光棱鏡(4)的一側(cè),且與主光軸垂直；光電探測器A (6)和光電探測器B (7)分別在偏振分光棱鏡(5)的透射方向和反射方向；激光器(I)的發(fā)光面位于光束整形透鏡(2)的焦點上，以確保經(jīng)光束整形透鏡(2)后的光束為平行光；被測樣品(8)的中心位于主光軸上,且在消偏分光棱鏡(4)的后面,被測樣品(8)可以 沿主光軸轉(zhuǎn)動。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種快速脈沖激光偏振度測量裝置，屬于激光技術(shù)領(lǐng)域。該裝置包括激光器(1)、光束整形透鏡(2)、格蘭泰勒棱鏡(3)、消偏分光棱鏡(4)、偏振分光棱鏡(5)、光電探測器A(6)和光電探測器B(7)。本發(fā)明的裝置采用偏振分光棱鏡，可以實現(xiàn)對被測樣品后向散射光束中水平偏振P光和垂直偏振S光的分離，同時完成光束中水平偏振P光電壓值VP和垂直偏振S光電壓值VS的測量，并利用(VP—VS)/(VP+VS)計算得出被測樣品后向散射的偏振度，從而實現(xiàn)對被測樣品偏振度的快速測量。測量過程中，避免通過調(diào)節(jié)檢偏器來分別獲取水平偏振P光和垂直偏振S光所帶來的誤差，所以測量精度高。
文檔編號G01N21/01GK103234909SQ20131014917
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月26日
發(fā)明者陳慧敏, 王 鋒, 程合蛟, 蘇必達(dá), 丁伯圣, 劉欣, 才德 申請人:北京理工大學(xué)