波片相位延迟量和快轴方位角的测量装置和方法制造方法及图纸

一种波片相位延迟量和快轴方位角的测量装置，包括准直光源、圆起偏器、第一可变延迟器、第二可变延迟器、检偏器、光电探测器和信号处理系统。本发明专利技术能实时测量波片的相位延迟量和快轴方位角，而且没有机械转动器件，无需复杂的信号调制解调单元，结构简单，测量时间较短，测量范围宽。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及波片测量，特别是一种波片相位延迟量和快轴方位角的实时测量装置 和方法。
技术介绍
随着偏振光技术的不断发展，偏振系统对分辨率、精度、信噪比等指标的要求越来 越高。而波片在偏振
应用广泛，是偏振系统中最常用的器件，因此对波片最重要的 两个技术参量相位延迟量和快轴方位角的同时精确测量显得尤为重要。 在先技术(参见崔祥霞、吴福全、陈君等.波片相位延迟量的四步移相法测 量.曲阜师范大学学报.Vol. 36,No. 2, 2010)通过波片的Muller矩阵和Stokes矢量推导 出了测量波片相位延迟量的通用表达式，提出了在光路中分出校正光束的四步移相法。该 方法无需知道波片光轴的具体方位，也无需判断消光位置，即可测出波片的相位延迟量。但 是在测量过程中，检偏器需要发生四次机械转动，会降低实验效率，影响实验精度。 在先技术巧](参见徐文东、李锡善.波片相位延迟量精密测量新方法.光学学 报.Vol. 14,No. 10, 1994)提出了一种利用旋转波片的偏振干设技术，结合机械-光学旋光 调制器对光相位的调制，通过判断方波信号的有无，精密确定波片的相位延迟量的方法。但 是该方法引入了可旋转的机械-光学旋光调制器，结构复杂，装调困难，误差较大。在先技术(参见BaoliangWang,C.OwenGriffiths,I?ickR.Rockwell,E；tc. TheExicor?DUVBirefringenceMeasurementSystemandItsApplicationto MeasuringLithographyGradeCaF化ensBlanks.SPIE.Vol. 5192, 2003)提出了一种利用 双光弹调制器测量相位延迟量和快轴方位角的方法，但是该方法中，对调制器标定较难，信 号处理过程也较为复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种波片的相位延迟量和快 轴方位角的测量装置和方法，能同时测量波片的相位延迟量和快轴方位角。 本专利技术的技术解决方案如下： -种波片的相位延迟量和快轴方位角的测量装置，其特点在于，该装置由准直光 源、圆起偏器、第一可变延迟器、第二可变延迟器、检偏器、光电探测器和信号处理系统组 成，其位置关系是：沿所述的准直光源的光束前进方向上，依次是所述的圆起偏器、第一可 变延迟器、第二可变延迟器、检偏器、光电探测器，在所述的圆起偏器和所述的第一可变延 迟器之间设置待测波片的插口； 所述的第一可变延迟器和所述的第二可变延迟器可分别由单个或多个可变延迟 器组合而成。所述的第一可变延迟器和第二可变延迟器的相位延迟量同时变化，分别为 δ1、52、δ3和δ4,δ1、52、δ3和δ4的取值范围是（0。，180。）。所述的第一可变延迟 器的快轴方位角为01，所述的第二可变延迟器的快轴方位角为02,θι和Θ2的取值范围 是（0。，180。）； 所述的检偏器透光轴方向与水平方向夹角为α，α的取值范围是（0° ,180° ); 01、02和α可W是任意组合，相位延迟量δ1、62、δ3和δ姐可W是多种不同 组合，但必须满足下述的传递矩阵τ(α;θι，02;δ1，δ2,53,δ4)为非奇异矩阵。 所述的信号处理系统由信号放大电路、信号采集电路和带有数据处理与分析软件 的计算机所构成。 利用所述的波片相位延迟量和快轴方位角的测量装置测量波片的相位延迟量和 快轴方位角的方法，其特点在于包括下列步骤： ①将待测波片插入所述的圆起偏器和所述的第一可变延迟器之间设置待测波片 的插口中并调整光路，使光束垂直通过待测波片； ②开启所述的准直光源，控制所述的第一可变延迟器和所述的第二可变延迟器的 相位延迟量均为δ1;利用所述的光电探测器探测光强11并将光强11转变为电信号输入到 所述的信号处理系统； ③控制所述的第一可变延迟器和所述的第二可变延迟器的相位延迟量均为δ2; 利用所述的光电探测器探测光强I2并将光强12转变为电信号输入到所述的信号处理系 统；④控制所述的第一可变延迟器和所述的第二可变延迟器的相位延迟量均为δ3; 利用所述的光电探测器探测光强I3并将光强13转变为电信号输入到所述的信号处理系 统； ⑥控制所述的第一可变延迟器和所述的第二可变延迟器的相位延迟量均为δ4; 利用所述的光电探测器探测光强I4并将光强14转变为电信号输入到所述的信号处理系 统； ⑧所述的信号处理系统进行下列计算： 由上式，可W解出所述的待测波片的快轴方位角Θ和相位延迟量δ。其中， f记、"屯、η右、;放、？,运、谢島、；奶I、燃苗、巧堪、虜蓋为传递矩阵[002引T(曰；白1，白2;δ1，δ2，δ3，δ4)的元素，T(曰；白1，白2;δ1，δ2，δ3，δ4)可W表 示为：与在先技术相比，本专利技术的技术效果如下： 1、没有机械转动器件，无需复杂的信号调制解调单元，结构简单，测量时间较短。 2、可W同时测量相位延迟量和快轴方位角，且测量范围宽，相位延迟量测量范围 为0°~180°和快轴方位角测量范围为0°~180°。【附图说明】[002引图1为本专利技术波片相位延迟量和快轴方位角的测量装置的实施例的结构框图。【具体实施方式】 下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步说明，但不应W此限制本专利技术的保护范 围。 先请参阅图1，图1是本专利技术波片相位延迟量和快轴方位角的测量装置实施例的 结构框图。由图1可见，本专利技术波片相位延迟量和快轴方位角的测量装置，由准直光源1、 圆起偏器2、第一可变延迟器4、第二可变延迟器5、检偏器6、光电探测器7、信号处理系统8 组成。其位置关系是：沿准直光源1的光束前进方向上，依次是圆起偏器2、第一可变延迟 器4、第二可变延迟器5、检偏器6、光电探测器7。光电探测器7输出的电信号输入到信号 处理系统8中进行信号放大和数据处理。 所述的第一可变延迟器4、第二可变延迟器5均为向列型液晶延迟器，所述的第一 可变延迟器和第二可变延迟器的相位延迟量同时变化，分别为δ1、δ2、δ3和δ4,δ1、δ2、 S3和δ4的取值范围是（0° ,180° )。所述的第一可变延迟器4的快轴方位角为θ1，所 述的第二可变延迟器5的快轴方位角为0 2,θι和Θ2的取值范围是（0° ,180° );所述的检偏器6为偏振片，其透光轴方向为α，α的取值范围是（0° ,180° ); 所述的信号处理系统8由信号放大电路、信号采集电路和带有数据处理与分析软 件的计算机所构成。 所述的待测波片3插入所述的圆起偏器2和所述的第一可变延迟器4之间的待测 波片插口中并调整光路，使光束垂直通过待测波片。所述的准直光源2出射的平行光束依 次经过所述的圆起偏器2形成圆偏光，该圆偏光经过所述的待测波片3后到达所述的第二 可变延迟器4和所述的第Ξ可变延迟器5,控制所述的第一可变延迟器4和所述的第二可变 延迟器5的相位延迟量均为δ1，对入射光产生相位延迟，经过所述的检偏器6后，光路的光 强II被所述的光电探测器7接收；控制所述的第一可变延迟器4和所述的第二可变延迟器 5的相位延迟量均为δ2,对入射光产生相位延迟，经过所述的检偏器6后，光路的光强I2被 所述的光电探测器7接收；控制所述的第一可变延迟器4和所述的第二可变延迟器5的相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种波片相位延迟量和快轴方位角的测量装置，其特征在于，包括准直光源(1)、圆起偏器(2)、第一可变延迟器(4)、第二可变延迟器(5)、检偏器(6)、光电探测器(7)和信号处理系统(8)；上述各部件的位置关系是：沿所述的准直光源的光束前进方向依次是所述的圆起偏器、第一可变延迟器、第二可变延迟器、检偏器和光电探测器，该光电探测器的输出端与所述的信号处理系统的输入端相连，在所述的圆起偏器和第一可变延迟器之间设有供待测波片放置的插口。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曾爱军，顾帅妍，朱玲琳，黄惠杰，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31