一種能夠同時檢測兩個雙折射器件光軸方向的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于偏振光學檢測領(lǐng)域，特別是一種能夠同時檢測兩個雙折射器件光軸方 向的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 利用雙折射材料制成的雙折射器件，例如波片或相位延遲器（或相位補償器）是 光學實驗和光學儀器中廣泛使用的基礎(chǔ)光學元件。從原理上說，任何具有雙折射效應(yīng)的材 料都可以用來做成雙折射器件，例如普遍采用的由石英、方解石、氟化鎂或云母等雙折射晶 體制成的晶體相位延遲器、液晶相位延遲器，以及外磁場作用下的磁性液體、W片等等。
[0003] 但不論使用何種材料，為了測量和使用的方便，雙折射器件的光軸（或等效光軸） 通常均平行于器件表面，入射光均垂直于雙折射器件的光軸（或等效光軸）入射。而在制 作和使用雙折射器件的過程中，經(jīng)常需要準確測量器件的光軸方向。
[0004] 測量雙折射器件光軸方向的方法有光外差法、標準片補償法、橢偏法等，但上述方 法的測量過程通常只能測量一個雙折射器件的光軸方向，而且測量過程大多依賴于標準片 的特性；價格高且操作較為復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提供一種能夠同時檢測兩個雙折射器件光 軸方向的裝置及方法，它屬于非接觸測量，使用方便高效，可用于實際生產(chǎn)及研宄工作中進 行未知雙折射器件的光軸方向的直接定標，并且測量結(jié)果不受光源和探測器光譜特性的影 響。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0007] -種能夠同時檢測兩個雙折射器件光軸方向的裝置，包括：
[0008] 光源和計算機，所述光源發(fā)射的平行光依次穿過共傳輸軸放置的起偏器、第一待 測雙折射器件、第二待測雙折射器件和檢偏器后，被光電探測器接收；光電探測器將接收到 的信號后，將信號傳輸給計算機，計算機對接收到的信號進行分析處理后，控制第一電機和 第二電機的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，所述第一電機帶動第一轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，所述第二電機帶動第二轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動， 所述第一待測雙折射器件安裝在第一轉(zhuǎn)盤上，所述第二待測雙折射器件安裝在第二轉(zhuǎn)盤 上。
[0009] 所述光源為自然光光源。
[0010] 所述第一待測雙折射器件是指：由晶體材料、聚合物材料、液晶、外磁場作用下的 磁性液體等制作的單個或復(fù)合的相位延遲器等一切具備相位延遲功能的光學器件，如波 片、液晶相位延遲器等。
[0011] 所述第一轉(zhuǎn)盤的中間部分為第一中空結(jié)構(gòu)，所述第一中空結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)有固定第一待 測雙折射器件的定位裝置，所述第一待測雙折射器件通過定位裝置安裝在第一轉(zhuǎn)盤的第一 中空結(jié)構(gòu)上。
[0012] 所述第一中空結(jié)構(gòu)的外圍設(shè)有多個定位孔，所述第一待測雙折射器件通過多個定 位孔固定在第一轉(zhuǎn)盤上。
[0013] 所述第二轉(zhuǎn)盤的中間部分為第二中空結(jié)構(gòu)，所述第二中空結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)有固定第二待 測雙折射器件的定位裝置，所述第二待測雙折射器件通過定位裝置安裝在第二轉(zhuǎn)盤的第二 中空結(jié)構(gòu)上。
[0014] 所述第二中空結(jié)構(gòu)的外圍設(shè)有多個定位孔，所述第二待測雙折射器件通過多個定 位孔固定在第二轉(zhuǎn)盤上。
[0015] 一種能夠同時檢測兩個雙折射器件光軸方向的方法，包括如下步驟：
[0016] 步驟（1):開啟光源，出射的準直光束依次通過共傳輸軸放置的起偏器和檢偏器 后，被光電探測器接收，調(diào)節(jié)起偏器和檢偏器的偏振方向相互平行，計算機采集此時光電流 值I 0;
[0017] 步驟（2):將第一待測雙折射器件放入第一轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)動第一轉(zhuǎn)盤找到光電流最大 的位置并在第一待測雙折射器件上標記出起偏器偏振方向的平行方向，采集此時光電流值 Itll，然后取下第一待測雙折射器件；
[0018] 步驟（3):將第二待測雙折射器件放入第二轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)動第二轉(zhuǎn)盤找到光電流最大 的位置并在第二待測雙折射器件上標記出起偏器偏振方向的平行方向，計算機采集此時光 電流值I Q2;
[0019] 步驟（4):重新將第一待測雙折射器件放入第一轉(zhuǎn)盤；轉(zhuǎn)動第一轉(zhuǎn)盤，使第一待測 雙折射器件和第二待測雙折射器件的標記方向相互平行，計算機采集此時光電流值I 1;
[0020] 步驟（5):旋轉(zhuǎn)第二轉(zhuǎn)盤，將第二待測雙折射器件的標記方向轉(zhuǎn)過JT角度，計算機 采集此時的光電流值I 2;
[0021] 步驟（6):根據(jù)上述步驟采集的光電流值L、Icin U、Ip I2，分析比較后，標記第一 待測雙折射器件和第二待測雙折射器件的光軸方向，檢測結(jié)束。
[0022] 所述步驟（2)中第一待測雙折射器件的光軸與起偏器偏振方向之間相互平行或 垂直，將第一待測雙折射器件的光軸與起偏器偏振方向之間相互平行的情況記作情形a，第 一待測雙折射器件的光軸與起偏器偏振方向之間相互垂直的情況記作情形b。
[0023] 所述步驟（3)中第二待測雙折射器件的光軸與起偏器偏振方向之間相互平行或 垂直，將第二待測雙折射器件的光軸與起偏器偏振方向之間相互平行的情況記作情形c，第 二待測雙折射器件的光軸與起偏器偏振方向之間相互垂直的情況記作情形d。
[0024] 所述步驟（6)的步驟如下：
[0025] 將光電流值12與I i對比，具體判斷依據(jù)如下：
[0026] 若I聲I 2，則情形b和d同時出現(xiàn)，即第一待測雙折射器件和第二待測雙折射器 件的光軸均與起偏器的偏振方向相互垂直，標記第一待測雙折射器件和第二待測雙折射器 件的光軸方向，檢測結(jié)束；
[0027] 若I1= I 2，則轉(zhuǎn)入以下判斷操作：
[0028] 若光電流I1= I 2= I s，則情形a和c同時出現(xiàn)，即第一待測雙折射器件和第二待 測雙折射器件的光軸均與起偏器的偏振方向相互平行，標記第一待測雙折射器件和第二待 測雙折射器件的光軸方向，檢測結(jié)束；
[0029] 若光電流I1= I 2辛I s，則有可能為：
[0030] 情形a、d同時出現(xiàn)，或
[0031] 情形b、c同時出現(xiàn)，
[0032] 將第二待測雙折射器件旋轉(zhuǎn)π /2角度，并采集此時的光電流值I3;
[0033] 將第二待測雙折射器件繼續(xù)旋轉(zhuǎn)π角度，采集此時的光電流值I4，并將I4與光電 流值I 3對比。
[0034] 將I4與光電流值I 3對比的步驟如下：
[0035] 若I3= 14，則此時第一待測雙折射器件和第二待測雙折射器件的光軸均與起偏器 的偏振方向相互平行，即從a、d同時出現(xiàn)的情形變化為a、c同時出現(xiàn)的情形，標記第一待測 雙折射器件和第二待測雙折射器件的光軸方向，檢測結(jié)束。
[0036] 若13辛14，則此時第一待測雙折射器件和第二待測雙折射器件的光軸均與起偏器 的偏振方向相互垂直，即從b、c同時出現(xiàn)的情形變化為b、d同時出現(xiàn)的情形，標記第一待測 雙折射器件和第二待測雙折射器件的光軸方向，檢測結(jié)束。
[0037] 所述13為考慮第一待測雙折射器件和第二待測雙折射器件插入損耗后的標稱光 電流值，有：
[0038] Is= I 〇- I L3- I L4;
[0039] 其中，Iu為第一待測雙折射器件的插入損耗引起的光電流衰減量，有U3= I ^ - 1〇1;
[0040] 為第二待測雙折射器件的插入損耗引起的光電流衰減量，有I IC1+ I
[0041] 本發(fā)明的有益效果：
[0042] 本發(fā)明的測量方法屬于非接觸測量，可同時精確查找兩個未知雙折射器件的光軸 方向，使用方便高效，可用于實際生產(chǎn)及研宄工作中進行兩個未知雙折射器件的光軸方向 的直接定標，并且測量結(jié)果不受光源和探測器光譜特性的影響。
【附圖說明】
[0043] 圖1為本發(fā)明的通用結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044] 圖2為本發(fā)明的檢測方法流程圖；
[0045] 其中，1、光源，2、起偏器，3、第一待測雙折射器件，4、第二待測雙折射器件，5、檢偏 器，6、光電探測器，7、計算機，8、第一電機，9、第二電機，10、第一轉(zhuǎn)盤，11、第二轉(zhuǎn)盤。
【具體實施方式】
[0046] 下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0047] 本發(fā)明的創(chuàng)新點在于提供了能同時、快速檢測兩個雙折射器件光軸方向的反饋檢 測方法及裝置。
[0048] 本發(fā)明的結(jié)構(gòu)如圖1所示：包括光源1和計算機7,光源1出射的平行自然光通過 共傳輸軸放置的起偏器2、第一待測雙折射器件3、第二待測雙折射器件4、檢偏器5后被光 電探測器6接收，第一轉(zhuǎn)盤10和第一電機8連接，第二轉(zhuǎn)盤11和第二電機9連接；計算機7 同光電探測器6相連，采集分析光電探測器6的光電流數(shù)據(jù)，并反饋控制第一電機8和第二 電機9的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)；所述第一轉(zhuǎn)盤10和第二轉(zhuǎn)盤11為中空結(jié)構(gòu)，所述第一轉(zhuǎn)盤10中空結(jié) 構(gòu)內(nèi)設(shè)置有固定第一待測雙折射器件3的定位裝置，所述第二轉(zhuǎn)盤11中空結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置有固 定第二待測雙折射器件4的定位裝置。本實施例中采用中空結(jié)構(gòu)的外圍開有多個定位孔， 通過此定位孔，將第一待測雙折射器件3和第二待測雙折射器件4分別固定在第一轉(zhuǎn)盤10 和第二轉(zhuǎn)盤11的中空結(jié)構(gòu)部分；并由第一電機8和第二電機9分別控制第一轉(zhuǎn)盤10和第 二轉(zhuǎn)盤11的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。
[0049] 所述光源1為輸出特性穩(wěn)定的自然光源，其輸出波長可根據(jù)第一待測雙折射器件 3和第二待測雙折射器件4的待測波長范圍具體選擇，也可選擇為波長可調(diào)型自然光源。具 體應(yīng)用中可根據(jù)該光源的光斑大小和光束質(zhì)量添加必要的擴束-準直透鏡組。
[0050] 所述起偏器2和檢偏器5可采用二向色性偏振器、雙折射偏振器或光纖偏振片中 的一種，其工作波長范圍能夠覆蓋第二待測雙折射器件4的工作波長范圍。
[0051] 所述第一待測雙折射器件3和第二待測雙折射器件4均為由晶體材料、聚合物材 料、液晶、外磁場作用下的磁性液體等制作的單個或復(fù)合的相位延遲器等一切具備相位延 遲功能的光學器件。
[0052] 所述光電探測器6為光電二極管、光電倍增管或CO) (Charge-coupled Device)線 陣或面陣傳感器，用于將探測到的光電流信號經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡傳至計算機7進行數(shù)據(jù)處理， 其工作波長范圍能夠覆蓋第二待測雙折射器件4的工作波長范圍。
[0053] 所述計算機7采集分析光電探測器6探測到的光電流數(shù)據(jù)后，依據(jù)一定的反饋控 制算法發(fā)出脈沖信號經(jīng)電機驅(qū)動器調(diào)整電機的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。
[0054] 所述第一電機8和第二電機9及其電機驅(qū)動器選用伺服電機、永磁式步進電機或 反應(yīng)式步進電機，以及與以上每種類型的電機相配套的電機驅(qū)動器。由于本發(fā)明中第一轉(zhuǎn) 盤10和第一電機8連接，第二轉(zhuǎn)盤11和第二電機9連接，并由