专利名称：静态消光比测量装置及静态消光比测量方法
技术领域：
本发明涉及一种用于测量光学元件光学参数测量装置及采用该测量装置测量静态消光比的测量方法，特别是涉及一种静态消光比测量方法及适用于该方法的静态消光比
测量装置。
背景技术：
光学镜片、晶体的消光比是衡量其光学性能的重要参数，反映了其内部可能存在的缺陷，如内应力、光学不均勻性等。其消光比就是衡量光学不均勻性的一个重要参数。规定采用=Pmax表示在垂直光轴的平面内椭圆型高斯光束长轴方向的最高光功率，Rnin表示在垂直光轴的平面内椭圆型高斯光束长轴方向的最低光功率。则消光比定义为EX = 101g(Pmax/Pmin)(1)消光比的单位为dB。在实际应用中消光比的测试有着很重要的实用价值。晶体消光比测量的准确性直接影响晶体的研制、生产和应用。目前对于光学元件消光比的测量方法，仅有一些有一定能力和实力的制造商可以进行，或者是购买市场上现成的消光比测试仪来测量，局限性很大。对这些光学元件的使用者来说，其参数的可靠性无法进行有效的验证，而购买测量仪器价格又比较昂贵，成本压力太大。另外，目前的电光晶体材料消光比的测量方法步骤如下步骤1 提供沿光路设置的一个激光器、一个起偏器、待测晶体、一个检偏器和一个光电传感器件；步骤2 转动检偏器，使起偏器和检偏器的偏振方向垂直；步骤3 转动待测晶体，使光电传感器件检测到功率最大值P ；步骤4 转动检偏器，使起偏器和检偏器的偏振方向平行；步骤5 转动待测晶体，使光电传感器件检测到功率最大值P〃max ；步骤6 计算消光比 EX，EX = IOlg(P//fflax/P ^fflJ0上述方法需要4次转动光学元件，操作步骤十分复杂。而且，上述方法既需要转动检偏器还需要转动待测晶体，使转动的光学元件过多，造成测量精确度降低。
发明内容
为了解决现有技术消光比测量方法步骤较复杂、测量精度较低的问题，本发明提供一种步骤较简单、测量精度较高的静态消光比测量方法。同时，还提供一种静态消光比测量装置。一种静态消光比测量方法，其包括如下步骤提供沿光路设置的一个激光器、一个起偏器、一个检偏器和一个光电传感器件；安装待测光学元件之前，旋转所述检偏器，测得功率最小值PO ；将待测光学元件安装在所述起偏器和检偏器之间，旋转所述检偏器，通过所述光电传感器件找出功率最大值Pmax、功率最小值I^min ；根据所述Pmax和Rnin计算所述待测光学元件的消光比Ex。在一个实施方式中，所述方法用于测量电光晶体材料。在一个实施方式中，根据方程EX = 101g(Pmax/Pmin)来计算静态消光比。一种静态消光比测量装置，其包括一个激光器、一个起偏器、一个用于安装待测光学元件的工装、一个检偏器、一个光电传感器件，所述检偏器可以独立地绕光轴旋转。在一个实施方式中，所述静态消光比测量装置还包括一个具有多个滑动座的导轨，所述激光器、起偏器、工装、检偏器、光电传感器件中的至少一个设置在所述滑动座上。在一个实施方式中，所述静态消光比测量装置还包括一个扩束镜和一个缩束镜， 所述激光器、起偏器、扩束镜、工装、缩束镜、检偏器、光电传感器件沿光路依序设置。在一个实施方式中，所述静态消光比测量装置还包括一个可调口径的光阑，其设置在所述扩束镜和工装之间。在一个实施方式中，所述静态消光比测量装置还包括一个衰减片，其设置在所述激光器和起偏器之间。本发明的静态消光比测量方法和静态消光比测量装置只需要转动检偏器中就可以完成测量，因此该方法操作简单、方便，测量精度较高。另外，本发明的静态消光比测量装置由于采用了扩束镜和缩束镜，因此可以减小发散角，而小的发散(发射角)能够使高斯光束聚焦得更好，因此使得测量更为准确。另外，本发明的静态消光比测量装置由于采用了上述导轨、工装和滑动座结构，使其可以适用于多种不同的光学元件的测量，因此本发明测量装置在结构简单、操作方便、成本较低的同时，还保证了其应用范围广泛、局限性较低。
图1是本发明光学参数测量装置的结构示意图。图2是测量偏光片静态消光比的测量方法的流程图。图3是测量电光晶体材料静态消光比的测量方法的流程图。
具体实施例方式下面介绍本发明光学参数测量装置的一较佳实施方式。请参照图1，图1是本发明测量装置的结构示意图。测量装置1包括一个激光器 11、一个衰减片12、一个起偏器13、一个扩束镜14、一个可调口径的光阑15、一个用于安装待测光学元件的工装16、一个缩束镜17、一个检偏器18、一个光电传感器件19和一个导轨 10。导轨10包括多个可以沿导轨10滑动的滑动座101。待测光学元件20安装在工装16 上。激光器11、衰减片12、起偏器13、扩束镜14、光阑15、工装16、缩束镜17、检偏器18和光电传感器件19依序安装在滑动座101上，并使得它们尽可能好的保持与光路的同轴度。 其中，激光器11、衰减片12、起偏器13、扩束镜14、光阑15、缩束镜17和光电传感器件19可以固定安装在滑动座101上，而工装16和检偏器18需要转动安装在滑动座101上，使得待测光学元件20和检偏器18可以绕光轴旋转。光电传感器件19为功率计。
作为一个举例，在利用测量装置1测试偏振片消光比时，工装16本身包含有一个旋转镜架和一个布氏角斜面，待测偏振片在该布氏角斜面上放置好后可保证其几何中心、 旋转镜架中心都落在光路上，并且通过该旋转镜架可以让待测偏振片绕光轴旋转。作为另一个举例，在利用测量装置1测试1/2波片、PBS晶体、或电光晶体材料的消光比时，工装16本身包含有一旋转镜架，待测1/2波片、PBS晶体、或电光晶体材料的几何中心、旋转镜架中心都落在光路上，并且通过该旋转镜架可以让待测1/2波片、PBS晶体、 或电光晶体材料绕光轴旋转。在另外的实施方式中，缩束镜17可以是一个反向放置的扩束镜。光电传感器件19 还可以选自光电二极管、光电倍增管等。在另外的实施方式中，光阑15还可以设置在衰减片12和起偏器13之间，还可以在衰减片12和起偏器13之间，以及扩束镜14和工装16之间分别同时设置一个光阑15。下面介绍采用本发明测量装置测量光学元件静态消光比的测量方法。实施方式一测量偏光片静态消光比请一并参照图1和图2，图2是测量偏光片静态消光比的测量方法的流程图。步骤Si:准备步骤；将激光器11定好基准光，使光斑尽量打在光电传感器件19探头中心。可通过更换衰减片12来实现合适的衰减率，然后调整电流到适当值。旋转检偏器18，使起偏器13和检偏器18的偏振方向垂直，找到功率最大值所处位置后锁紧固定。步骤S2 测量步骤；在工装16上放入待测偏振片，慢慢旋转待测偏振片，通过光电传感器件19找出功率最大值，记录下最大功率平均值Pmax ；继续再旋转90°，找到功率最小值，记录下最小功率平均值Pmin。步骤S3:计算步骤；将Pmax和Rnin的值代人公式⑴，即可得出被测偏振片的消光比Ex。实施方式二、测量1/2波片静态消光比由于1/2波片主方向和线偏振光夹角为45°时，线偏振光通过该波片后振动方向转90° ；而1/2波片主方向和线偏振光夹角为0°时，线偏振光通过该波片后振动不变，因此测量1/2波片时方法与测量偏光片的方法基本相同，区别仅在于步骤S3中旋转角度不同。具体方法如下步骤Si’准备步骤；将激光器11定好基准光，使光斑尽量打在光电传感器件19探头中心。可通过更换衰减片12来实现合适的衰减率，然后调整电流到适当值。旋转检偏器18，使起偏器13和检偏器18的偏振方向垂直，找到功率最大值所处位置后锁紧固定。步骤S2，测量步骤；在工装16上放入待测1/2波片，慢慢旋转待测1/2波片，通过光电传感器件19找出功率最大值，记录下最大功率平均值Pmax ；继续再旋转45°，找到功率最小值，记录下最小功率平均值Rnin。步骤S3’计算步骤；将Pmax和Rnin的值代人公式⑴，即可得出待测1/2波片的消光比Ex。
5
实施方式三、测量PBS晶体静态消光比测试PBS晶体消光比时的方法与测量PBS晶体的方法基本相同，不同之处在于步骤S3’中待测PBS晶体旋转90°才能测得消光比。具体方法如下步骤Si”:准备步骤；将激光器11定好基准光，使光斑尽量打在光电传感器件19探头中心。可通过更换衰减片12来实现合适的衰减率，然后调整电流到适当值。旋转检偏器18，使起偏器13和检偏器18的偏振方向垂直，找到功率最大值所处位置后锁紧固定。步骤S2”测量步骤；在工装16上放入待测PBS晶体，慢慢旋转待测PBS晶体，通过光电传感器件19找出功率最大值，记录下最大功率平均值Pmax ；继续再旋转90°，找到功率最小值，记录下最小功率平均值Rnin。步骤S3”计算步骤；将Pmax和Rnin的值代人公式(1)，即可得出待测PBS晶体的消光比Ex。实施方式四、测量电光晶体材料静态消光比请一并参照图1和图3，图3是测量电光晶体材料静态消光比的测量方法的流程图。步骤Sll:准备步骤；将激光器11定好基准光，使光斑尽量打在光电传感器件19探头中心。可通过更换衰减片12来实现合适的衰减率，然后调整电流到适当值。旋转检偏器18，测得功率最小值Po。步骤S12 测量步骤；在待测件工装16上放入待测电光晶体后，使光垂直穿过待测电光晶体中心，旋转转检偏器18，分别测得功率最大值Pmax和最小值Rnin。步骤S13:计算步骤；将Pmax和Rnin的值代人公式⑴，即可得出待测电光晶的消光比Ex。用于实施方式四、测量电光晶体材料静态消光比时，由于仅需要转动检偏器18，因此测量装置1也可以设计成仅仅使得检偏器18可以绕光轴旋转，而其他光学元件固定安装在滑动座101上。这样更多光学元件以固定安装方式安装则有利于提高测量精度。对于其他类型的光学元件(如棱镜、磁光隔离器等)，只需将待测件工装16进行适当改进(如放置方向、夹持方式等)，也可放置于此开放式平台进行测量。对于其他光学元件的光学参数(如电光晶体的动态透过率、动态消光比等)，只要原理上适合在图1所示测量装置1中测量，均可对测量装置1的光路适当改进后进行。本发明的静态消光比测量方法和静态消光比测量装置只需要转动检偏器中就可以完成测量，因此该方法操作简单、方便，测量精度较高。另外，本发明的静态消光比测量装置由于采用了扩束镜和缩束镜，因此可以减小发散角，而小的发散(发射角)能够使高斯光束聚焦得更好，因此使得测量更为准确。另外，本发明的静态消光比测量方法和静态消光比测量装置由于采用了上述导轨、工装和滑动座结构，使其可以适用于多种不同的光学元件的测量，因此本发明测量装置在结构简单、操作方便、成本较低的同时，还保证了其应用范围广泛、局限性较低。
为了举例说明本发明的实现，描述了上述的具体实施方式
。但是本发明的其他变化和修改，对于本领域技术人员是显而易见的，在本发明所公开的实质和基本原则范围内的任何修改/变化或者仿效变换都属于本发明的权利要求保护范围。
权利要求
1.一种静态消光比测量方法，其包括如下步骤提供沿光路设置的一个激光器、一个起偏器、一个检偏器和一个光电传感器件；安装待测光学元件之前，旋转所述检偏器，测得功率最小值Ptl ；将待测光学元件安装在所述起偏器和检偏器之间，旋转所述检偏器，通过所述光电传感器件找出功率最大值Pmax、功率最小值Rnin ；根据所述Pmax和Rnin计算所述待测光学元件的消光比Ex。
2.根据权利要求1所述的静态消光比测量方法，其特征在于，所述方法用于测量电光晶体材料。
3.根据权利要求1所述的静态消光比测量方法，其特征在于，根据方程EX= 101g(Pmax/Pmin)来计算静态消光比。
4.一种静态消光比测量装置，其包括一个激光器、一个起偏器、一个用于安装待测光学元件的工装、一个检偏器、一个光电传感器件，其特征在于，所述检偏器可以独立地绕光轴旋转。
5.根据权利要求4所述的静态消光比测量装置，其特征在于，所述静态消光比测量装置还包括一个具有多个滑动座的导轨，所述激光器、起偏器、工装、检偏器、光电传感器件中的至少一个设置在所述滑动座上。
6.根据权利要求4所述的静态消光比测量装置，其特征在于，所述静态消光比测量装置还包括一个扩束镜和一个缩束镜，所述激光器、起偏器、扩束镜、工装、缩束镜、检偏器、光电传感器件沿光路依序设置。
7.根据权利要求6所述的静态消光比测量装置，其特征在于，所述静态消光比测量装置还包括一个可调口径的光阑，其设置在所述扩束镜和工装之间。
8.根据权利要求6所述的静态消光比测量装置，其特征在于，所述静态消光比测量装置还包括一个衰减片，其设置在所述激光器和起偏器之间。
全文摘要
本发明公开了一种静态消光比测量方法和静态消光比测量装置，所述方法包括如下步骤提供沿光路设置的一个激光器、一个起偏器、一个检偏器和一个光电传感器件；安装待测光学元件之前，旋转所述检偏器，测得功率最小值P0；将待测光学元件安装在所述起偏器和检偏器之间，旋转所述检偏器，通过所述光电传感器件找出功率最大值Pmax、功率最小值Pmin；根据所述Pmax和Pmin计算所述待测光学元件的消光比Ex。本发明的静态消光比测量方法和静态消光比测量装置测量静态消光比操作简单、测量精度较高。
文档编号G01M11/02GK102338692SQ201010228528
公开日2012年2月1日 申请日期2010年7月16日 优先权日2010年7月16日
发明者孙海江, 樊仲维, 王家赞 申请人:北京国科世纪激光技术有限公司