偏振測量是指測量光偏振狀態的過程或者技術;或指測量光偏振狀態和材料的遲滯、退偏以及衰減特性的技術。相關(guan) 的光學儀(yi) 器是偏振測量儀(yi) ,其可以分為(wei) 測量光束的偏振測量儀(yi) (Stokes)和測量樣片的偏振測量儀(yi) (Mueller)。進一步分類,還可以按照是否測量獲得所有偏振特性參數來分類,故測量光束的偏振測量儀(yi) 可分為(wei) 完全Stokes偏振測量儀(yi) 或專(zhuan) Stokes偏振測量儀(yi) 。測量樣片的偏振測量儀(yi) ,也有完全和部分的Mueller偏振測量儀(yi) 之分。還有一種方法是按照劃分主光束的方式分類。總之,偏振測量儀(yi) 在工業(ye) 測量領域中具有廣泛的国产成人在线观看免费网站,在本文中將介紹一些偏振測量儀(yi) 的基本原理,以及相關(guan) 的国产成人在线观看免费网站。
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偏振測量技術介紹
1.基礎理論
(1)Stokes參數
一束光的偏振狀態可以通過4個(ge) 參數表征,即Stokes參數,有兩(liang) 種不同的符號用來表示,即(I,Q,U,V)和(S0,S1,S2,S3)。其中,I為(wei) 總能量,Q為(wei) 平行和垂直線偏光的能量差,U為(wei) +45°和-45°的線偏光的能量差,V為(wei) 右旋和左旋的圓偏光的能量差。把4個(ge) 參數組成一個(ge) 列,就是Stokes向量。Stokes向量可以表征完全和部分偏振光。
對於(yu) 完全偏振光:
對於(yu) 部分偏振光:
一束光的偏振度(DOP)可表示為(wei) :
除了Stokes參數,Jones矩陣和Poincare球也常用於(yu) 表征光的偏振狀態。
(2)Muller矩陣
上一部分的Stokes參數是用來描述一束光的偏振狀態,對於(yu) 光學器件,例如線偏振器,波片,線性延遲器等,可用Muller矩陣來描述(含16個(ge) 元素的4×4矩陣),當然還可用Jones矩陣來描述。但是兩(liang) 者不同的是前者可以處理所有的偏振態(消偏振),後者隻能處理全偏振光。每一個(ge) 光學器件,都有與(yu) 其一一對應的Muller矩陣。Muller矩陣如下圖所示:
等號左邊是出射光的Stokes參數,等號右邊是Muller矩陣和入射光的Stokes參數。通過這麽(me) 一個(ge) 過程,我們(men) 就知道了器件是如何改變光的偏振態的,知道了入射光的偏振參數以及器件的Muller矩陣,我們(men) 就可以知道出射光的偏振情況。
(3)延遲和衰減
樣品對光偏振狀態的改變主要包括衰減、延遲以及退偏。線性雙折射是指線偏光的兩(liang) 個(ge) 正交分量的折射率差,圓偏光雙折射是指左旋和右旋偏振光之間的折射率的差值。衰減則定義(yi) 為(wei) 偏振光zui大zui小透過率差值的比值。
總之,有6個(ge) 參數來表征非退偏樣品的延遲和衰減特性,線性位相延遲器的大小,線性位相延遲器和圓偏光位相延遲器的快軸角度,線性衰減器的大小,線性位相衰減器和圓偏光衰減器的角度。
(4)PEM
光彈調製器是一種基於(yu) 光彈效應的共振偏振調製器。光彈效應是由機械應力導致的透明介質固體(ti) 中的線性雙折射。光彈調製器發明於(yu) 1960年。其中設計zui成功的光彈調製器包括了一個(ge) 矩形的熔石英和一個(ge) 有單晶石英製成的壓電傳(chuan) 感器。PEM是由各向同性的光學材料製成的,如石英等。PEM具有高調製純度、效率、寬波段響應、高功率、優(you) 異的延遲穩定性等特點,廣泛国产成人在线观看免费网站於(yu) 偏振調製中。
2.国产成人在线观看免费网站舉(ju) 例—線性雙折射偏振測量儀(yi)
下圖展示了一個(ge) 利用PEM,基於(yu) 雙折射原理,測試樣品延遲大小和方向的裝置結構圖。
2.1線性雙折射偏振測量儀(yi)
結構包含了一個(ge) 偏振調製模塊(光源,偏光片和一個(ge) PEM)、一個(ge) 安裝在機控X-Y位移台上的樣品安裝架以及雙通道探測組件。每個(ge) 探測通道包含一個(ge) 檢偏器和探測器。通道1(交叉起偏器)測量和PEM(0°)光軸平行的線性延遲分量,通道2測量和PEM光軸成45°方向的線性延遲分量。
接下來使用Mueller矩陣來分析裝置,到達兩(liang) 個(ge) 探測器的光強可表示為(wei) :
利用貝塞爾函數展開,並提取直流信號與(yu) 一次諧波信號,zui終可得到樣品的延遲大小和方向可表示為(wei) :
zui後值得注意的是,我們(men) 應該考慮一個(ge) 問題,測試結果得到了,我們(men) 如何確定數據是正確的,或者說數據誤差是多少,要怎麽(me) 分析出這個(ge) 誤差?我們(men) 可以利用補償(chang) 器來幫助分析,根據其測試數據,計算相對誤差。
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