CN101846553A - 一种利用双缝干涉法测量偏振态的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用双缝干涉法测量偏振态的装置及方法,属于光电检测技术。包括偏振片、挡光板和CCD探测器;其中挡光板上有两条狭缝,除了挡光板上的两条狭缝外,挡光板上的其余部分完全不透光;沿光路方向依次为偏振片、挡光板和CCD探测器。将偏振片覆盖在挡光板的一条狭缝上,然后沿光路方向依次固定挡光板和CCD探测器;平行入射光照射在挡光板上,平行入射光透过挡光板上的两条狭缝在CCD探测器成像,形成干涉条纹。本发明只用到一块偏振片,且不需要旋转此偏振片,装置简单,具有高的实验精度;整个实验装置中无波长选择装置,即可测量任何波长入射光的偏振态。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用双缝干涉法测量偏振态的装置及方法,属于光电检测技术。
背景技术
偏振光在科学技术及工业生产中有着广泛的应用。比如在机械工业中,利用偏振光的干涉来分析机件内部应力分布情况,这就是光测弹性力学的课题。在化工厂里,我们可以利用偏振光测量溶液的浓度。偏光干涉仪、偏光显微镜在生物学、医学、地质学等方面有着重要的应用。在航海、航空方面则制出了偏光天文罗盘。偏振遥感技术对大气科学的发展有重要的意义,偏振光还可以用做3D成像等方面。
在光刻机中偏振照明尤为重要。目前随着多种分辨率增强技术的出现,例如浸液式投影物镜,相移掩模,离轴照明,光学临近效应校正等,投影曝光光刻***能够获得45nm节点以致更低的分辨率。但是浸液式投影物镜的应用使数值孔径值大于1,此时必须考虑入射光的矢量特性。入射光的偏振态会明显影响硅片上图形的对比度。例如对于线条图形来说,入射光的偏振方向垂直于线条图形的方向,对比度会降低,而如果偏振方向平行于线条方向,对比度增强。
偏振光在科学研究及工业生产中有这样重要的意义,那么对入射偏振光偏振态的检测变得尤为重要。
目前使用最多的为斯托克斯参量测量方法。它的测量原理是,在待测光路中,调节的偏振片与1/4波片光轴方向,测得透射光强,通过对输出信号的计算求得待测光的Stokes参量。测量时可以通过旋转光路中偏振片光轴和1/4波片快轴方向,得到至少6组光强值;也可以先把入射光分光后,每束光经过固定好的不同光轴和快轴方向的偏振片与1/4波片组合后测得光强。此方法测量中需要多次改变偏振片光轴与1/4波片快轴的方向,这增加了实验误差。另外由于使用了1/4波片,一个特定装置只能针对某一特定波长的光进行测量,测量其它波长光时需要更换其波长对应的1/4波片,还需要重新确定1/4波片的快轴方向,这在很大程度上限制了偏振光测量的速度与精度。
发明内容
本发明的目的是为了解决以上问题,提出一种利用双缝干涉法测量偏振态的装置及方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
本发明的一种利用双缝干涉法测量偏振态的装置,包括偏振片、挡光板和CCD探测器;其中挡光板上有两条狭缝,除了挡光板上的两条狭缝外,挡光板上的其余部分完全不透光;沿光路方向依次为偏振片、挡光板和CCD探测器。
本发明的一种利用双缝干涉法测量偏振态的方法,其具体步骤为:
1)将偏振片覆盖在挡光板的一条狭缝上,然后沿光路方向依次固定挡光板和CCD探测器;
2)平行入射光照射在挡光板上,平行入射光透过挡光板上的两条狭缝在CCD探测器成像,形成干涉条纹;
3)根据相干理论,推导CCD探测器上任意点如P点光强表达式如式(1):
4)在步骤2)得到的干涉条纹中任取一段根据步骤3)中的式(1)进行拟合,得到平行入射光的偏振态。
上述的装置和方法能够测量任何波长入射光的偏振态,测量精度取决于CCD的像素分辨率及其光强分辨率。
有益效果
本发明只用到一块偏振片,且不需要旋转此偏振片,装置简单,具有高的实验精度;整个实验装置中无波长选择装置,即可测量任何波长入射光的偏振态。
附图说明
图1是本发明的示意图;
图2是偏振片光轴方向示意图;
图3是本发明中除α外其余参数不变的情况下,干涉光强随x的变化;
图4是本发明中除I0外其余参数不变的情况下,干涉光强随x的变化;
其中,1-偏振片,2-挡光板,3-CCD探测器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例
一种利用双缝干涉法测量偏振态的装置,如图1所示,包括偏振片1、挡光板2和CCD探测器3;其中挡光板2上有两条狭缝即上狭缝和下狭缝,除了挡光板2上的两条狭缝外,挡光板2上的其余部分完全不透光。
一种利用双缝干涉法测量偏振态的方法,其具体步骤为:
1)将偏振片1覆盖在挡光板2的上狭缝上,如图2所示,偏振片光轴方向与x轴成45°,如图1所示,偏振片在xy平面内,然后沿光路方向依次固定挡光板2和CCD探测器3;
2)平行入射光照射在挡光板2上,平行入射光透过挡光板2上的两条狭缝在CCD探测器3成像,形成干涉条纹;
3)由于挡光板2上的狭缝宽度很小,出射光可以认为是点源发出的球面波;现假设平行入射光为部分偏振光,平行入射光垂直入射于挡光板,部分偏振光可以等效成自然光和一个完全偏振光的迭加;完全偏振光可以表示为
Ex为x方向电场矢量强度,Ey为y方向电场矢量强度,α为Ey相对Ex的位相差;如图1所示,那么在CCD上P点光强为挡光板2上的狭缝出射的球面波在P点的相干迭加;
根据相干理论,可以把挡光板2上的狭缝出射光的电场振动方向沿x、y和z方向分解,同一坐标轴方向光相干迭加,不同方向光只按光强标量相加;则P点光强表达式为
其中r1为挡光板2上的上狭缝到P点的距离,r2为挡光板2上的下狭缝到P点距离,β为r1与z轴夹角,θ为r2与z轴夹角,两狭缝间距为d,挡光板与CCD距离为D,I0为入射光中等效自然光强度;
4)在步骤2)得到的干涉条纹中任取一段根据步骤3)中的式(1)进行拟合,即可解出Ex,Ey,α,I0,由此可以确定入射光的偏振态。
如图3为改变参数α,理论计算接收屏上的光强分布;其它参数保持不变,仅改变α值,α分别取值为20°、50°和80°;可见随α值的变化,干涉条纹出现水平移动,α值越大,曲线平移量越大。
如图4为改变参数I0,理论计算接收屏上的光强分布;其它参数保持不变,仅改变I0值,I0分别取值为0(对应图4中实线)和0.1(对应图4中虚线);可见随I0值的变化,干涉条纹整体垂直移动;从干涉条纹最低点的变化就可以求得I0值。
上述实施过程中,各部件的位置,偏振片快轴方向,狭缝间距都可以变化,在本发明技术方案的基础上,对个别部件进行改进和等同变换,不应排除在本发明的保护范围之外。
Claims (2)
1.一种利用双缝干涉法测量偏振态的装置,其特征在于包括偏振片(1)、挡光板(2)和CCD探测器(3);其中挡光板(2)上有两条狭缝,除了挡光板(2)上的两条狭缝外,挡光板(2)上的其余部分完全不透光;沿光路方向依次为偏振片(1)、挡光板(2)和CCD探测器(3)。
2.一种利用双缝干涉法测量偏振态的方法,其特征在于其具体步骤为:
1)将偏振片(1)覆盖在挡光板(2)的一条狭缝上,然后沿光路方向依次固定挡光板(2)和CCD探测器(3);
2)平行入射光照射在挡光板(2)上,平行入射光透过挡光板(2)上的两条狭缝在CCD探测器(3)成像,形成干涉条纹;
3)根据相干理论,推导CCD探测器(3)上任意点如P点光强表达式如式(1):
4)在步骤2)得到的干涉条纹中任取一段根据步骤3)中的式(1)进行拟合,得到平行入射光的偏振态。
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106813580A (zh) * | 2017-01-23 | 2017-06-09 | 浙江理工大学 | 一种基于横向偏振后的矢量光场的距离测量***及其应用 |
CN106908003A (zh) * | 2017-01-23 | 2017-06-30 | 浙江理工大学 | 一种基于纵向偏正后的矢量光场的距离测量***及其应用 |
CN106908004A (zh) * | 2017-01-23 | 2017-06-30 | 浙江理工大学 | 一种基于矢量光场的距离探测***及其应用 |
CN117723144A (zh) * | 2024-02-07 | 2024-03-19 | 青岛哈尔滨工程大学创新发展中心 | 一种偏振调制式水声检测装置、方法及水听器 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04130234A (ja) * | 1990-09-20 | 1992-05-01 | Hamamatsu Photonics Kk | 偏光測定装置及び位相板測定装置 |
CN101449135A (zh) * | 2006-04-17 | 2009-06-03 | 比奥普蒂克斯有限责任公司 | 基于偏振的干涉测量检测器 |
-
2010
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04130234A (ja) * | 1990-09-20 | 1992-05-01 | Hamamatsu Photonics Kk | 偏光測定装置及び位相板測定装置 |
CN101449135A (zh) * | 2006-04-17 | 2009-06-03 | 比奥普蒂克斯有限责任公司 | 基于偏振的干涉测量检测器 |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
《J.Opt.Soc.Am.A》 20070613 Ziyang Chen and Jixiong Pu Degree of polarization in Young"s double-slit interference experiment formed by stochastic electromagnetic beams 2043-2048 1 第24卷, 第7期 2 * |
《中国博士学位论文全文数据库》 20021231 王磊 部分相干部分偏振光束的特性和应用研究 136-139 1-2 , 2 * |
《光子学报》 20090430 张国文等 部分相干电磁光束在杨氏双缝实验中的偏振特性 941-945 1-2 第38卷, 第4期 2 * |
《淮阴工学院学报》 20051031 李明 偏振光干涉的实验研究 10-11 1-2 第14卷, 第5期 2 * |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106813580A (zh) * | 2017-01-23 | 2017-06-09 | 浙江理工大学 | 一种基于横向偏振后的矢量光场的距离测量***及其应用 |
CN106908003A (zh) * | 2017-01-23 | 2017-06-30 | 浙江理工大学 | 一种基于纵向偏正后的矢量光场的距离测量***及其应用 |
CN106908004A (zh) * | 2017-01-23 | 2017-06-30 | 浙江理工大学 | 一种基于矢量光场的距离探测***及其应用 |
CN106813580B (zh) * | 2017-01-23 | 2019-05-07 | 浙江理工大学 | 一种基于横向偏振后的矢量光场的距离测量***及其应用 |
CN106908003B (zh) * | 2017-01-23 | 2019-05-14 | 浙江理工大学 | 一种基于纵向偏振后的矢量光场的距离测量***及其应用 |
CN106908004B (zh) * | 2017-01-23 | 2019-05-14 | 浙江理工大学 | 一种基于矢量光场的距离探测***及其应用 |
CN117723144A (zh) * | 2024-02-07 | 2024-03-19 | 青岛哈尔滨工程大学创新发展中心 | 一种偏振调制式水声检测装置、方法及水听器 |
CN117723144B (zh) * | 2024-02-07 | 2024-04-23 | 青岛哈尔滨工程大学创新发展中心 | 一种偏振调制式水声检测装置、方法及水听器 |
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