一种用于测量空间光偏振态的方法、自动测量系统与自动测量方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于测量空间光偏振态的方法、自动测量系统与自动测量方法，属于空间光偏振态的测量技术。本发明专利技术的方法为:观察偏振分析仪，调节微调架；对于线偏振光，测得其方位角；对于非线偏振光，根据被测光的最大椭圆度、当前椭圆度和当前斯托克斯参数间的关系，得到其方位角和椭圆度。本发明专利技术通过研究同一次测量中测得的不同参数之间的关系，能够正确地判断被测光是否正入射，从而正确地测量出入射光的偏振态。对应系统包括偏振分析仪、计算模块、驱动模块、探头和电动微调架组成。对于可见光，本发明专利技术大大减少了误差；对于不可见光，本发明专利技术同样适用，拥有较大的应用范围。

【技术实现步骤摘要】
一种用于测量空间光偏振态的方法、自动测量系统与自动测量方法
本专利技术涉及一种用于测量空间光偏振态的方法、自动测量系统与自动测量方法，属于空间光偏振态的测量技术。
技术介绍
偏振态是描述光的基本参数之一，表征偏振态的参数非常多，包括偏振椭圆、复矢量、斯托克斯参数以及庞加莱球等。由于人眼不能识别光的偏振态，因此，偏振态的识别主要依靠偏振分析仪。从接收被测光的形态分，偏振分析仪接收的光方式主要有两种，一种是来自于光纤的光，另一种是来自于空间的光。来自于光纤的光，与偏振分析仪的连接方式采用连接器连接，即在偏振分析仪的接收端(也称为探头)直接安装了一个连接器座(法兰盘)，连接器座的轴线平行于探头光敏面的法线，可以确保光是正入射的，因此，只要将光纤的连接器插头直接插入探头的连接器插座内，便可以完成偏振态的测试。但是，对于来自于空间的光，测试就没有那么简单。因为光是横波，它的偏振面是垂直于光束的光轴的，也就是垂直于光波的波矢方向的，所以，只有当入射光的入射方向为垂直于光敏面时(即平行于法线方向)，才能正确地接收到光的偏振态。而当入射光不是正入射，而是斜入射时，就不能正确的获得入射光的偏振态。因此，如何正确地判断入射光是正入射，就成为正确测定入射光偏振态的关键。对于可见光，可以直观地观察入射光与探头之间的入射角，但是，由于光敏面与探头的端面并不是严格平行，所以利用观察入射角的方法确定是否是正入射，会引入较大误差。对于不可见光，就没有观察入射角的方法，所以需要寻求新的判断方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：为了确定不可见光是否是正入射到偏振分析仪的光敏面上，同时，也为了精确地判断可见光是否是正入射到光敏面上，从而正确的测量空间光的偏振态，本专利技术提出了一种正确测量空间光偏振态的新方法，及其对应的自动化测量系统与测量方法。本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：本专利技术首先提出一种用于测量空间光偏振态的方法，基于偏振分析仪、与偏振分析仪相连的探头以及一个用于固定探头的微调架，进行测量的操作步骤包括：第一步：将探头初步对准被测光束的光轴；第二步：观察连接所述探头的偏振分析仪所显示的偏振态；如果是线偏振态，则执行第三步；如果是圆偏振态或椭圆偏振态，则执行第四步；第三步：调节微调架，使探头接收到的光功率达到最大，然后观察偏振分析仪，判断此时的偏振类别，如果仍然是线偏振光，表明被测空间光的真实偏振态是线偏振态，其方位角即为此时偏振分析仪显示的方位角φ；如果偏振分析仪所示的形状是椭圆偏振光或圆偏振光，则执行第四步；第四步：调节所述微调架，使偏振分析仪显示的椭圆度χ达到最大值χmax，并记录下这个值，然后执行第五步；第五步：调节所述微调架，即时记录当前的椭圆度χ和当前斯托克斯参数中s1的值，直到满足等式为止；此时的椭圆度χ和斯托克斯参数中的s1即为当前空间光的偏振态的真实值。如前所述的一种用于测量空间光偏振态的方法，进一步地，第一步中，前后移动探头，观察偏振分析仪显示的功率，显示出接收到功率时，认为探头已初步对准被测光束的光轴。如前所述的一种用于测量空间光偏振态的方法，进一步地，第一步所述令探头对准光轴的操作，具体地通过沿着光束的光轴前后移动一张光斑位置显示卡实现；对于可见光，所述光斑位置显示卡是一张普通浅色卡片；对于不可见光，所述光斑位置显示卡用于将不可见光反射为可见光。如前所述的一种用于测量空间光偏振态的方法，进一步地，第五步所述获取当前斯托克斯参数的s1值的方法为：先读取偏振分析仪显示的当前偏振椭圆的椭圆度χ和方位角φ，然后通过公式s1＝cos2χcos2φ计算得到。如前所述的一种用于测量空间光偏振态的方法，进一步地，第五步所述获取当前斯托克斯参数的s1值的方法为：将偏振分析仪显示的庞加莱球调整到赤道面上，从赤道面上直接读取。本专利技术还提出一种用于测量空间光偏振态的自动测量系统，所述自动测量系统包括探头、控制模块和电动微调架；所述控制模块包括存储模块、计算模块和驱动模块；所述探头、控制模块、电动微调架依次连接；所述电动微调架用于固定探头，并根据控制模块的反馈改变探头的位置和角度；所述自动测量系统由探头测得被测光的参数，然后将所述参数存至存储单元，所述参数包括椭圆度、方位角、斯托克斯参数、功率、最大椭圆度；存储单元将所述参数传至计算模块，所述计算模块经过计算得到偏差，将所述偏差传至驱动模块，驱动所述电动微调架，改变探头位置；多次反馈，最终测得表征实际偏振态的被测光的参数。如前所述的一种用于测量空间光偏振态的自动测量系统，进一步地，所述探头和存储模块来自一台偏振分析仪。如前所述的一种用于测量空间光偏振态的自动测量系统，进一步地，所述存储模块包括：方位角存储单元、椭圆度存储单元、斯托克斯参数存储单元、功率存储单元；所述椭圆度存储单元、方位角存储单元、斯托克斯参数存储单元、功率存储单元分别与所述探头连接，分别用于存储探头测得的椭圆度信息、方位角信息、斯托克斯参数信息和功率信息；所述计算模块包括：椭圆度比较单元，功率比较单元，综合比较单元，中控单元，显示单元；所述椭圆度比较单元的输入与椭圆度存储单元连接；所述椭圆度比较单元的第一个输出端将当前偏振态判断结果输出至中控单元；第二个输出端将最大椭圆度输出至综合比较单元；第三个输出端将当前椭圆度偏差输出至驱动模块；所述功率比较单元的输入与功率存储单元连接；所述功率比较单元的第一个输出端将最大功率输出至中控单元；第二个输出端将当前功率偏差输出至驱动模块；所述中控单元的输入来自椭圆度比较单元，功率比较单元和综合比较单元；所述中控单元的第一个输出端将激活信号输出至综合比较单元；第二个输出端将选通信号输出至驱动模块；所述综合比较单元的输入来自椭圆度存储单元、椭圆度比较单元、斯托克斯参数存储单元和中控单元；所述综合比较单元的第一个输出端将满足等式的信号输出至中控单元；第二个和第三个输出端分别将当前计算结果输出至驱动模块和显示单元；所述驱动模块包括驱动单元；所述驱动单元的输出端连接电动微调架。本专利技术还提出一种基于前述的自动测量系统的用于测量空间光偏振态方法，步骤包括：步骤一、计算模块首先向驱动单元发出一个扰动信息；步骤二、计算模块从存储模块接收新的方位角信息和椭圆度信息，并与前次的信息相比较；步骤三、如果比较的结果是椭圆度增加，则按同方向加大扰动，直到椭圆度不再增大为止；如果比较的结果是椭圆度减小，则按反方向加大扰动，直到椭圆度不再增大为止；记录下该椭圆度作为最大椭圆度；步骤四、若记录的最大椭圆度小于某个阈值,则判定该输入偏振光为线偏振光，这时继续向驱动单元发出转动指令，直到从偏振分析仪得到的功率最大时为止，这时所显示的方位角即为输入线偏振光的方位角；步骤五、若记录的最大椭圆度大于某个阈值,则判定该输入光为椭圆或者圆偏振光，这时，继续向驱动单元发出指令，使椭圆度减小并记录下当时的s1值，直到满足为止。此时的椭圆度和对应的方位角，就是入射光偏振态正确的椭圆度和方位角。如前所述的一种基于前述的自动测量系统的用于测量空间光偏振态方法，进一步地，所述阈值取为0.01.本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本专利技术通过研究同一次测量中测得的不同参数之间的关系，能够正确地判断被测光是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于测量空间光偏振态的方法，基于偏振分析仪、与偏振分析仪相连的探头以及一个用于固定探头的微调架，其特征在于，进行测量的操作步骤包括：第一步：将探头初步对准被测光束的光轴；第二步：观察连接所述探头的偏振分析仪所显示的偏振态；如果是线偏振态，则执行第三步；如果是圆偏振态或椭圆偏振态，则执行第四步；第三步：调节微调架，使探头接收到的光功率达到最大，然后观察偏振分析仪，判断此时的偏振类别，如果仍然是线偏振光，表明被测空间光的真实偏振态是线偏振态，其方位角即为此时偏振分析仪显示的方位角φ；如果偏振分析仪所示的形状是椭圆偏振光或圆偏振光，则执行第四步；第四步：调节所述微调架，使偏振分析仪显示的椭圆度χ达到最大值χmax，并记录下这个值，然后执行第五步；第五步：调节所述微调架，即时记录当前的椭圆度χ和当前斯托克斯参数中s1的值，直到满足等式

【技术特征摘要】
1.一种用于测量空间光偏振态的方法，基于偏振分析仪、与偏振分析仪相连的探头以及一个用于固定探头的微调架，其特征在于，进行测量的操作步骤包括：第一步：将探头初步对准被测光束的光轴；第二步：观察连接所述探头的偏振分析仪所显示的偏振态；如果是线偏振态，则执行第三步；如果是圆偏振态或椭圆偏振态，则执行第四步；第三步：调节微调架，使探头接收到的光功率达到最大，然后观察偏振分析仪，判断此时的偏振类别，如果仍然是线偏振光，表明被测空间光的真实偏振态是线偏振态，其方位角即为此时偏振分析仪显示的方位角φ；如果偏振分析仪所示的形状是椭圆偏振光或圆偏振光，则执行第四步；第四步：调节所述微调架，使偏振分析仪显示的椭圆度χ达到最大值χmax，并记录下这个值，然后执行第五步；第五步：调节所述微调架，即时记录当前的椭圆度χ和当前斯托克斯参数中s1的值，直到满足等式为止；此时的椭圆度χ和斯托克斯参数中的s1即为当前空间光的偏振态的真实值。2.如权利要求1所述的一种用于测量空间光偏振态的方法，其特征在于，第一步中，前后移动探头，观察偏振分析仪显示的功率，显示出接收到功率时，认为探头已初步对准被测光束的光轴。3.如权利要求1所述的一种正确测量空间光偏振态的方法，其特征在于，第一步所述令探头对准光轴的操作，具体地通过沿着光束的光轴前后移动一张光斑位置显示卡实现；对于可见光，所述光斑位置显示卡是一张普通浅色卡片；对于不可见光，所述光斑位置显示卡用于将不可见光反射为可见光。4.如权利要求1所述的一种正确测量空间光偏振态的方法，其特征在于，第五步所述获取当前斯托克斯参数的s1值的方法为：先读取偏振分析仪显示的当前偏振椭圆的椭圆度χ和方位角φ，然后通过公式s1＝cos2χcos2φ计算得到。5.如权利要求1所述的一种正确测量空间光偏振态的方法，其特征在于，第五步所述获取当前斯托克斯参数的s1值的方法为：将偏振分析仪显示的庞加莱球调整到赤道面上，从赤道面上直接读取。6.一种用于测量空间光偏振态的自动测量系统，其特征在于，所述自动测量系统包括探头、控制模块和电动微调架；所述控制模块包括存储模块、计算模块和驱动模块；所述探头、控制模块、电动微调架依次连接；所述电动微调架用于固定探头，并根据控制模块的反馈改变探头的位置和角度；所述自动测量系统由探头测得被测光的参数，然后将所述参数存至存储单元，所述参数包括椭圆度、方位角、斯托克斯参数、功率、最大椭圆度；存储单元将所述参数传至计算模块，所述计算模块经过计算得到偏差，将所述偏差传至驱动模块，驱动所述电动微调架，改变探头位置；多次反馈，最终测得表征实际偏振态的被测光的参数。7.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴重庆，
申请(专利权)人：南京帕卓丽电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32