值由具體 情況而定），控制平臺受計算機控制，能夠以均勻速率使樣片移動；除了改變光源參數(shù)和樣 片類型的常規(guī)測量外，此發(fā)明還提供了更改樣片在主光軸上的位置來測量的方法即激光Z 掃描方式。
[0019] 所述的裝置中的探測頭與偏振儀構成了自由空間偏振儀；探測頭為可更替的外部 傳感頭，且其與偏振儀上對應的讀出卡相連，更換不同的外部傳感頭與讀出卡可實現(xiàn)不同 波長范圍的測量；系統(tǒng)分別設計對應四個波長范圍：400-700nm，700-1000nm，1000-1350nm 或 1300-1700nm。
[0020] 在所述的裝置中，自由空間偏振儀采集激光，并在計算機相應的軟件界面上通過 圖像界面顯示Poincare球、偏振橢圓度或實時曲線來計算Stokes參量即描述了強度或者 輻照度的S0、沿X軸或Y軸的線偏振光強度的S1、描述了沿X軸夾角為正負45°方向的線 偏振光強度的S2、圓偏振度的S3和偏振度即
【主權項】
1. 一種用于Z掃描的光學偏振度測量裝置，其特征在于，其構成包括： 光源單元，該光源單元包括第一激光器（2)、第二激光器（5)和信號發(fā)生器（1)，其能夠 產(chǎn)生不同波段的激光； 二向色分束器（8)，其能夠為從光源單元入射的不同波段的入射光提供不同的分束 比； 薄膜樣片測試單元，該薄膜樣片測試單元包括第一非偏振分束器（10)和第二非偏振 分束器（16)以及第一樣片控制臺和第二樣片控制臺，其中第一非偏振分束器（10)和第二 非偏振分束器（16)分別與第一樣片控制臺和第二樣片控制臺連接，第一樣片控制臺和第 二樣片控制臺分別連接到第二聚焦透鏡（13)和第一探測頭（14)以及第三聚焦透鏡（19) 和第探二測頭（20)，所述第一樣片控制臺包括第一夾具（11)、第一樣片（12)和第一控制平 臺（15)，第二樣片控制臺包括第二夾具（17)、第二樣片（18)和第二控制平臺（21)，來自二 向色分束器（8)的光進入第一非偏振分束器而分為兩束光，透射的光進入第一樣片（12)， 反射的光進入第二非偏振分束器（16);以及 偏振儀， 其中，第一非偏振分束器（10)和第二非偏振分束器（16)將光束一分為二，其中分出來 的兩束光偏振度相同， 其中，由光源單元產(chǎn)生的激光經(jīng)由主光路到達薄膜樣片測試單元，通過所述薄膜樣片 測試單元的光利用偏振儀并借助計算機而在軟件界面上顯示以計算出樣片對光的偏振度。
2. 根據(jù)權利要求1所述的光學偏振度測量裝置，其特征在于：第一激光器（2)輸出激 光的主光路、第二激光器（5)和第一激光器（2)同時輸出激光的主光路，沿所述的第一激 光器（2)輸出激光的主光軸方向上依次具有第一光纖（3)、第一準直器（4)、二向色分束器 (8)、第一聚焦透鏡（9)、薄膜樣片測試單元、第四聚焦透鏡（22)、第三探測頭（23)、偏振儀 (24)和計算機（25);所述的第二激光器（5)和第一激光器⑵同時輸出激光的光路上具有 第二激光器（5)、第二光纖（6)和第一準直器（7)，來自第一準直器的光入射到二向色分束 器，其后續(xù)光路與第一激光器（2)輸出激光的主光路相同。
3. 根據(jù)權利要求1所述的光學偏振度測量裝置，其特征在于：第一樣片（12)和第二樣 片（18)分別固定在第一控制平臺（15)和第二控制平臺（21)，控制平臺由計算機（25)控 制，在計算機的控制下，樣片能夠在平行于光路的平臺Z軸移動。
4. 根據(jù)權利要求1所述的光學偏振度測量裝置，其特征在于：連接激光器與準直器的 分別是第一光纖（3)和第二光纖（6)，兩者均是保偏光纖。
5. 根據(jù)權利要求1所述的光學偏振度測量裝置，其特征在于：準直器（4)與（7)的內 部包含凸透鏡，以將激光變成平行光，從而使光最大效率的輸出。
6. 根據(jù)權利要求1所述的光學偏振度測量裝置，其特征在于：利用非偏振分束器分出 來的光作為參考光，即第四聚焦透鏡（22)和第三探測頭（23)構成了測量參考光偏振度的 一個模塊單元。
7. 根據(jù)權利要求1所述的光學偏振度測量裝置，其特征在于：探測頭即第一探測頭 (14)、第二探測頭（20)、第三探測頭（23)與偏振儀（24)中的對應讀出卡構成了自由空間偏 振檢測。
8. -種利用權利要求1所述的用于Z掃描的光學偏振度測量裝置進行Z掃描光學偏振 度測量的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟： 調整光路階段，該調整光路階段主要包括：啟動信號發(fā)生器（1);打開第一激光器（2); 調整二向色分束器（8)使之與光路成一定角度；調整第一非偏振分束器（10)和第二非偏振 分束器（16)與光路成一定角度；將第一樣片（12)和第二樣片（18)分別放在第一夾具（11) 和第二夾具（17)內，并將夾具放在控制平臺的中心位置； Z掃描階段，該階段包括：調整信號發(fā)生器（1)的脈沖參數(shù)，打開第二激光器（5)，使兩 個激光器發(fā)射不同波段的激光；上述不同波段的激光經(jīng)過二向色分束器（8)，兩束光合成 一束光；沿光路經(jīng)過第一聚焦透鏡（9)，進入第一非偏振分束器（10)，分出兩束光，透射的 光進入第一樣片（12)，經(jīng)過第二聚焦透鏡（13)到達第一探測頭（14)，反射的光進入第二非 偏振分束器（16);以及 測試計算階段，測試計算階段包括：將載有第一樣片（12)的第一夾具（11)移到-Z軸 上的某一點；載有第二樣片（18)的第二夾具（17)移到-Z軸上的與第一樣片（12)相同一 點；控制第一控制平臺（15)、第二控制平臺（21)同時同速率向+Z軸移動；利用偏振儀（24) 與計算機（25)在軟件界面上顯示所得到的數(shù)據(jù)，能夠得出在Z掃描的方式下的材料對光的 偏振度的影響。
9. 根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于，使二向色分束器（8)與光路成45°的角 度，使第一非偏振分束器（10)和第二非偏振分束器（16)與光路成分別成45°的角度。
10. 根據(jù)權利要求9所述的方法，其特征在于，該方法還包括以下步驟： 調節(jié)第一聚焦透鏡（9)，使激光聚焦于樣片上，同時調節(jié)第二聚焦透鏡（13)、第三聚焦 透鏡（19)、第四聚焦透鏡（22)，使激光聚焦于第一探測頭（14)、第二探測頭（20)、第三探測 頭（23)的接受端；以及 光經(jīng)由第二非偏振分束器（16)分出兩束光，反射的光進入第二樣片（18)，第三聚焦透 鏡（19)到達第二探測頭（20)，透射的光經(jīng)過第四聚焦透鏡（22)到達第三探測頭（23)。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種Z掃描光學偏振度測量裝置和測量方法，用于優(yōu)化設計光學傳感器結構及研究方式。其主要特征在于，包括：可控的光源單元、薄膜樣片測試單元及自由空間偏振儀。其中，可控的光源單元包括激光器、信號發(fā)生器和二向色分束器，可產(chǎn)生不同波段的激光；薄膜樣片測試單元主要包括非偏振分束器、樣片控制平臺等；自由空間偏振儀主要包括外置探頭和偏振儀，外置探測頭的更換與不同波段的光源相對應；利用Z掃描方式測量激光透過薄膜樣片的偏振度。此裝置設計的元件組合比較靈活，測量方式比較新穎，并且準確性較高。
【IPC分類】G01J4-00
【公開號】CN104848944
【申請?zhí)枴緾N201510280657
【發(fā)明人】焦新兵, 薛松, 孫榕, 解佳欣
【申請人】上海理工大學
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年5月28日