具有可控线性偏振的光源制造技术

公开一种光源，其具有：第一和第二线栅偏振器；以及激光器，其发射由传输方向表征的线性偏振光束。第一线栅偏振滤波器由第一线性偏振传递方向以及用于使得第一线性偏振传递方向相对于线性偏振光束旋转的第一激励器表征。第二线栅偏振滤波器由第二线性偏振传递方向以及用于使得第二线性偏振传递方向相对于线性偏振光束旋转的第二激励器表征。控制器设置第一和第二线性偏振传递方向以提供具有所指定的偏振方向的线性偏振光。

A light source with controllable linear polarization

A light source is disclosed that has the first and second grid polarizers; and a laser, which emit a linearly polarized beam characterized by the transmission direction. The first line gate polarization filter is represented by the first linear polarization transmission direction and the first actuator used to make the first linear polarization transfer direction relative to the linearly polarized beam. The second-line gate polarization filter is represented by the second linear polarization transmission direction and the second actuator used to make the second linear polarization transfer direction relative to the linearly polarized beam. The controller sets the first and second linear polarization transmission directions to provide linear polarized light with the specified polarization direction.

【技术实现步骤摘要】
具有可控线性偏振的光源
技术介绍
量子级联激光器提供可以用于分光计测量和图像的可调谐中红外(MIR)光源。很多兴趣化学成分具有在跨越5至25微米之间波长的光谱的MIR区域中受激励的分子振动。因此，测量样本上的各个位置处的MIR光的吸收或MIR光的反射可以提供关于样本的化学的有用信息作为样本上的位置的函数。
技术实现思路
本专利技术包括一种光源，具有：第一和第二线栅偏振器；以及激光器，其发射由传输方向表征的线性偏振光束。第一线栅偏振滤波器由第一线性偏振传递方向以及用于使得第一线性偏振传递方向相对于线性偏振光束旋转的第一激励器表征。第一线栅偏振滤波器定位为使得线性偏振光束传递通过第一线栅偏振滤波器。第二线栅偏振滤波器由第二线性偏振传递方向以及用于使得第二线性偏振传递方向相对于线性偏振光束旋转的第二激励器表征。第二线栅偏振滤波器定位为使得线性偏振光束在传递通过第一线栅偏振滤波器之后传递通过第二线栅偏振滤波器。控制器设置第一和第二线性偏振传递方向以提供具有所指定的偏振方向的线性偏振光。在本专利技术一个方面中，第一线栅偏振滤波器包括第一透明平坦基板上的金属化线路的平行栅格，第一透明平坦基板相对于传输方向成角度，使得从第一线栅偏振滤波器反射的光不在与传输方向平行的方向上传输。在本专利技术另一方面中，第二线栅偏振滤波器包括第二透明平坦基板上的金属化线路的平行栅格，第二透明平坦基板相对于传输方向成角度，使得从第二线栅偏振滤波器反射的光不在与传输方向平行的方向上传输，并且使得从第二线栅偏振滤波器反射的光不在与从第一线栅滤波器反射的光平行的方向上传输。在本专利技术另一方面中，第一激光器是量子级联激光器，其在2至14微米之间的波长带中发射光。在本专利技术另一方面中，第一和第二平坦基板对于2至14微米之间的波长的光是透明的。第一平坦基板可以是包括选自由BaF2、ZnSe、ZnS、ZnTe、金刚石和Si构成的组的物质的玻璃。在本专利技术另一方面中，光源包括第二激光器和波束引导器。第二激光器在与第一激光器不同的波长带中发射线性偏振光束。波束引导器使得来自第二激光器的光在与来自第一激光器的光贯穿通过第一线栅偏振滤波器的路径一致的路径上进入第一线栅偏振滤波器。在本专利技术又一方面中，光源包括第一和第二光学组件。第一光学组件将离开第二线栅偏振滤波器的光引导到标本上。第二光学组件收集离开标本的光，并且将收集到的光引导到偏振分析器上，其测量光强度作为偏振方向的函数。控制器使得偏振分析器针对多个不同的第一和第二线性偏振传递方向测量光强度。附图说明图1示出使用根据本专利技术的光源的谱仪的一个实施例。图2示出根据本专利技术的光源的一个实施例。图3示出利用多个量子级联激光器和单个偏振旋转器以提供期望的波长和偏振方向的光源。具体实施方式基于MIR光源的成像系统可以提供关于正成像的样本的基础化学性质的信息。此外，通过测量入射MIR光的反射和吸收作为波长的函数，可以获得在正取得数据的点的样本的化学性质的更精准的标识。在吸收分光法中，样本受光照射，并且从样本反射的光的量受测量。处理对于多个光波长重复，以生成包括作为波长的函数的反射光强度的谱。从样本反射的小部分到来光与样本所吸收的光强度有关。吸收谱可以用于标识样本中的化学化合物。因此，图像的每个像素包括作为波长的函数的吸收或反射谱的样本的图像在可视化样本中的不同化学化合物的分布方面是有用的。从标本反射的光取决于标本的表面的性质。通常，反射光是来自平坦表面(例如样本中的晶体的切面)的镜面反射光和从粗糙表面或颗粒反射的漫反射光的混合。镜面反射光所生成的谱与漫反射光所生成的谱不同。由于很多兴趣标本生成具有未知比率的两种类型的反射的复杂谱，因此关于作为样本上的位置的函数的样本的化学组分解释图像提出明显挑战。如果可以分离每种类型的反射对于标本中的每个点处的所测量的谱的贡献，则可以显著减少这些挑战。本专利技术基于经受镜面反射的偏振光保持偏振的观测。反之，漫反射偏振光是去偏振的。因此，可以借助线性偏振滤波器有选择地测量漫反射光。如果入射激光器光是线性偏振的，则镜面反射光将是线性或椭圆偏振的。椭圆偏振光可以由在相对于标本固定的坐标系统上所测量的彼此正交的两个线性偏振表征。线性偏振滤波器阻挡具有与滤波器上所定义的偏振轴正交的偏振方向的线性偏振光。如果光束随与该轴平行的方向线性偏振，则所有光传递通过滤波器。如果光束沿着与该轴正交的方向线性偏振，则所有光受阻挡。通常，如果光是沿着处于相对于偏振轴的θ的角度的轴线性偏振的，则光可以看作具有与偏振器轴平行的分量以及与偏振器轴正交的分量。平行分量传递通过滤波器，正交分量受滤波器阻挡。因此，对于相对于样本上的坐标系统具有线性偏振分量Is和Id的椭圆偏振波束，每个分量中的光的部分将传递通过滤波器。光的量取决于滤波器上的偏振轴与每个线性偏振分量的偏振之间的角度。通过以偏振轴与样本上的坐标系统之间的不同的相对角度进行很多测量，可以测量漫射和镜面光强度Id、Is和Ip的不同组合。此外，需要样本上的到来光的偏振的方向的测量，以提供漫射和镜面光强度的其它组合。可以组合这些测量，以获得漫射和镜面分量。现参照图1，图1示出使用根据本专利技术的光源的谱仪的一个实施例。成像系统10包括光源11，其生成具有MIR中的窄波长带的准直光束18。在本专利技术一个方面中，光源11包括具有在控制器29的控制之下的可调谐波长的量子级联激光器。光源11生成线性偏振光束，其偏振方向也在控制器29的控制之下。以下将详细讨论设置离开光源11的光的偏振方向的方式。局部反射镜12将准直光束18划分为两个波束。光束18a被引导到第一光学组件，第一光学组件将该波束中的光引导到标本16上。具体地说，透镜15将该波束聚焦到安装在可以相对于透镜15的焦点定位标本16的xy级17上的标本16上。从标本16反射回去的光由第二光学组件收集并且被引导到偏振分析器。具体地说，从标本16离开的光准直到具有透镜15的光圈所确定的直径的第二波束中，并且沿着与光束18a相同的路径返回到局部反射镜12。虽然第一和第二波束在图1中示出为具有同一截面，但应理解，第二波束可以具有与第一波束不同的截面。第二波束的部分透射通过局部反射镜12并且撞击在第一光检测器13上，如在18b处所示。光检测器13生成与波束18b中的光强度有关的信号。控制器29通过使用xy级17相对于透镜15的焦点移动标本16计算图像作为标本16上的位置的函数。控制器29还使用接收光源11通过局部反射镜12所生成的光的部分的第二光检测器14监控准直光束18中的光束强度。光源11典型地是脉冲式源。光强度随着脉冲可以显著变化，因此，通过将光检测器13所测量的强度除以光检测器14所测量的强度，图像的像素关于强度的变化受校正。此外，由于来自光源11的光强度在各脉冲之间为零，因此控制器29仅加合在光检测器14的输出大于某预定阈值的这些时间期间来自光检测器13和14的强度的比率。由于各脉冲之间的测量仅贡献于通过不使用各脉冲之间的测量得以移除的噪声，因此本专利技术的此方面改进所得图像的信噪比。成像系统10利用在控制器29的控制之下的线性偏振滤波器23，以将镜面反射光与漫反射光分离。线性偏振滤波器23旋转通过多个角度。对于xy级17的每个(x，y)坐标以及来自光源本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光源，包括：第一激光器，其发射由传输方向所表征的线性偏振光束；第一线栅偏振滤波器，其由第一线性偏振传递方向以及用于使得所述第一线性偏振传递方向相对于所述线性偏振光束旋转的第一激励器所表征，所述第一线栅偏振滤波器定位为使得所述线性偏振光束传递通过所述第一线栅偏振滤波器；第二线栅偏振滤波器，其由第二线性偏振传递方向以及用于使得所述第二线性偏振传递方向相对于所述线性偏振光束旋转的第二激励器所表征，所述第二线栅偏振滤波器定位为使得所述线性偏振光束在传递通过所述第一线栅偏振滤波器之后传递通过所述第二线栅偏振滤波器；以及控制器，其用于设置所述第一和第二线性偏振传递方向，以提供具有所指定的偏振方向的线性偏振光。

【技术特征摘要】
1.一种光源，包括：第一激光器，其发射由传输方向所表征的线性偏振光束；第一线栅偏振滤波器，其由第一线性偏振传递方向以及用于使得所述第一线性偏振传递方向相对于所述线性偏振光束旋转的第一激励器所表征，所述第一线栅偏振滤波器定位为使得所述线性偏振光束传递通过所述第一线栅偏振滤波器；第二线栅偏振滤波器，其由第二线性偏振传递方向以及用于使得所述第二线性偏振传递方向相对于所述线性偏振光束旋转的第二激励器所表征，所述第二线栅偏振滤波器定位为使得所述线性偏振光束在传递通过所述第一线栅偏振滤波器之后传递通过所述第二线栅偏振滤波器；以及控制器，其用于设置所述第一和第二线性偏振传递方向，以提供具有所指定的偏振方向的线性偏振光。2.如权利要求1所述的光源，其中，所述第一激光器是量子级联激光器，其在2至14微米之间的波长带中发射光。3.如权利要求2所述的光源，其中，所述第一和第二平坦基板对于2至14微米之间的波长的光是透明的。4.如权利要求2所述的光源，其中，所述第一透明平坦基板是包括从由BaF2、ZnSe、ZnS、ZnTe、金刚石和Si构成的组中选择出的物质的玻璃。5.如权利要求1所述的光源，还包括：第二激光器，其发射线性偏振光束，所述第二激光器在相比于所述第一激光器不同的波长带中发射光；以及波束引导器，其使得来自所述第二激光器的光在与来自所述第一激光器的光贯穿通过所述第一线栅偏振滤波器的路径一致的路径上进入所述第一线栅偏振滤波器。6.如权利要求1所述的光源，还包括：第一光学组件，其将离开所述第二线栅偏振滤波器的光引导到标本上；以及第二光学组件，其收集离开所述标本的光，并且将收集到的光引导到测量作为偏振方向的函数的光强度的偏振分析器，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·P·泰拉，D·C·布里克，Y·韩，A·克莱克泽夫斯基，
申请(专利权)人：安捷伦科技有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US