CN103185665B - 双折射元件光轴的测量方法 - Google Patents

双折射元件光轴的测量方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103185665B
CN103185665B CN201310079741.9A CN201310079741A CN103185665B CN 103185665 B CN103185665 B CN 103185665B CN 201310079741 A CN201310079741 A CN 201310079741A CN 103185665 B CN103185665 B CN 103185665B
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser
birefringence element
output
optical axis
outside gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201310079741.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103185665A (zh
Inventor
张书练
陈文学
谈宜东
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tsinghua University
Original Assignee
Tsinghua University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tsinghua University filed Critical Tsinghua University
Priority to CN201310079741.9A priority Critical patent/CN103185665B/zh
Publication of CN103185665A publication Critical patent/CN103185665A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103185665B publication Critical patent/CN103185665B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明提供一种双折射元件光轴的测量方法，包括以下步骤：半外腔激光器连续输出激光，模式为单纵模；调整所述偏振片，使所述偏振片的偏振方向与所述半外腔激光器输出激光的初始偏振方向垂直；将所述双折射设置于所述输出腔镜与所述外腔平面反射镜之间，所述双折射元件在沿半外腔激光器输出激光的光路上具有相对平行的两个平面，且所述激光沿垂直于所述两个平面的方向入射；将所述双折射元件以平行于半外腔激光器输出激光方向的轴线为旋转轴旋转，并驱动所述外腔平面反射镜沿输出激光方向往复运动；继续旋转所述双折射元件，使得所述显示装置出现消光状态，得到双折射元件的光轴。

Description

双折射元件光轴的测量方法
技术领域
本发明涉及一种双折射元件光轴的测量方法。
背景技术
许多材料，如生物组织、光纤、液晶和波片等都表现出强的光学双折射。对于这些材料来说，光轴方位影响材料的性能。对一些要求较高的仪器***，精确测量光轴也有着迫切的需求。
许多方法被应用于光轴的测量，如偏振敏感光学相干层析术等。但以这些测量方法为基础组成的仪器结构复杂，价格昂贵，测量精度不高，不能应用于高精度领域。
发明内容
综上所述，确有必要提供一种价格较低、且具有高精度的测量双折射元件光轴的测量方法。
一种双折射元件光轴的测量方法，包括以下步骤：步骤S10，提供一双折射元件光轴的测量装置，包括一半外腔激光器、激光回馈单元以及一偏振态检测***；所述半外腔激光器包括一高反腔镜、增益管、增透窗片以及输出腔镜沿半外腔激光器的输出激光光路设置；所述激光回馈单元包括一外腔平面反射镜，所述外腔平面反射镜设置于从所述输出腔镜出射的激光的光路上，且与所述输出腔镜间隔设置；所述偏振态检测***包括一偏振片、一光电探测器以及显示装置沿从所述外腔平面反射镜出射的激光依次间隔设置，所述光电探测器接收从所述偏振片出射的激光以感测激光强度的变化，所述显示装置显示激光强度的变化；步骤S11，半外腔激光器连续输出激光，模式为单纵模；步骤S12，调整所述偏振片，使所述偏振片的偏振方向与所述半外腔激光器输出激光的初始偏振方向垂直；步骤S13，将待测双折射元件设置于所述输出腔镜与所述外腔平面反射镜之间，所述双折射元件在沿半外腔激光器输出激光的光路上具有相对平行的两个平面，且所述激光沿垂直于所述两个平面的方向入射；步骤S14，将所述双折射元件以平行于半外腔激光器输出激光方向的轴线为旋转轴旋转，并驱动所述外腔平面反射镜沿输出激光方向往复运动，使得所述显示装置出现消光状态，所述双折射元件的光轴与所述半外腔激光器输出激光的初始偏振方向相同，获得双折射元件的光轴。
本发明所提供的双折射元件光轴的测量方法，基于激光回馈及偏振跳变原理，通过旋转所述双折射元件，利用所述双折射元件的光轴与半外腔激光器输出激光的偏振方向相同时产生消光现象，得到双折射元件的光轴，测量装置结构简单，成本较低，且具有更高的测量精度，因此具有更广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例所述双折射元件光轴的测量装置。
图2为所述双折射元件旋转过程中的激光强度变化曲线。
图3为双折射元件光轴与半导体激光器输出激光初始偏振方向一致时的激光强度变化曲线。
主要元件符号说明
高反腔镜 1
增益管 2
增透窗片 3
输出腔镜 4
双折射元件 5
外腔平面反射镜 6
外腔压电陶瓷 7
偏振片 8
光电探测器 9
显示装置 10
半外腔激光器 20
激光回馈单元 30
偏振态检测*** 40
如下具体实施例将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明做进一步的描述，为了方便描述，本发明首先描述所述双折射元件光轴的测量装置。
如图1所示，本发明第一实施例提供一种双折射元件光轴的测量装置，所述测量装置包括一半外腔激光器20，一激光回馈单元30以及一偏振态检测***40。
所述半外腔激光器20用于输出激光形成激光光路，所述半外腔激光器20既作为光源又作为传感器，以形成激光回馈，所述半外腔激光器20为半外腔结构，所述半外腔激光器20输出的激光为单纵模的偏振光。激光器类型可以是气体激光器、半导体激光器或固体激光器等。所述半外腔激光器20包括高反腔镜1、增益管2、增透窗片3及输出腔镜4，所述高反腔镜1、增益管2、增透窗片3、输出腔镜4沿所述输出激光的轴线依次设置且共轴设置。所述高反腔镜1与所述增益管2远离所述输出腔镜4的一端固定连接，所述增透窗片3与所述增益管2靠近所述输出腔镜4的一端固定连接。所述高反腔镜1和输出腔镜4均镀有激光波长的高反射膜（反射率98%以上），前者的反射率高于后者。所述增透窗片3镀有激光波长的增透膜（图未示）。本实施例中，所述激光器为氦氖激光器，所述增益管2内充满He-Ne气体，气体比例为9:1，Ne同位素比例为：Ne20:Ne22=1:1，激光器的高反腔镜1和输出腔镜4的反射率分别为99.8%和98.8%。
所述激光回馈单元30包括一外腔平面反射镜6。所述外腔平面反射镜6设置于所述半外腔激光器20的输出光路上，且与所述输出腔镜4间隔设置形成一空间，以容纳待测样品。所述外腔平面反射镜6用于将半外腔激光器20输出的激光反射回所述半外腔激光器20中，形成激光回馈。所述激光回馈单元30可进一步包括一外腔压电陶瓷7，所述外腔压电陶瓷7与所述外腔平面反射镜6相连接，用于带动所述外腔平面反射镜6沿所述输出激光轴线的方向往复运动。可以理解，所述外腔压电陶瓷7也可用其他微动元件替代，带动所述外腔平面反射镜6往复运动。
所述偏振态检测***40用于判断入射到偏振态检测***40中的激光的偏振态，包括偏振片8、光电探测器9以及显示装置10。所述偏振片8以及所述光电探测器9沿所述半外腔激光器20输出激光所在的轴线设置。具体的，所述偏振片8设置于半外腔激光器20从所述外腔平面反射镜出射的激光的光路上，且与所述外腔平面反射镜6间隔设置，以接收所述外腔平面反射镜6透射的激光。所述光电探测器9设置于从所述偏振片8透射出的激光的光路上，用以接收从偏振片8透射的激光，并将所述激光强度转化为电信号输入所述显示装置10。所述显示装置10可将所述激光强度以波形的形式显示出来。本实施例中，所述显示装置10为一示波器。
本发明进一步提供一种应用所述双折射元件光轴的测量装置测量双折射元件的测量方法，具体包括以下步骤：
步骤S11，半外腔激光器20连续输出激光，模式为单纵模；
步骤S12，调整所述偏振片8，使所述偏振片8的偏振方向与所述半外腔激光器20输出激光的初始偏振方向垂直；
步骤S13，将待测双折射元件5设置于所述输出腔镜4与所述外腔平面反射镜6之间，所述双折射元件5在沿输出激光的光路上具有相对平行的两个平面；
步骤S14，将所述双折射元件5以平行于输出激光方向的轴线为旋转轴，旋转一定角度，并驱动所述外腔平面反射镜沿半外腔激光器20输出激光的方向往复运动；
步骤S15，继续旋转所述双折射元件5，使得所述显示装置10出现消光状态，此时所述双折射元件的光轴与所述半外腔激光器20输出激光的初始偏振方向相同，获得双折射元件5的光轴。
在步骤S13中，所述双折射元件5在半外腔激光器20输出激光的方向上具有相对平行的两个平面。所述半外腔激光器20输出的激光垂直于所述双折射元件5的所述平面入射，所述双折射元件5的光轴平行于所述平面，根据双折射元件5材料的不同，所述光轴可为双折射元件5的快轴或慢轴。进一步的，所述双折射元件5的两个平面可镀有增透膜或折射率匹配液，以减少或消除双折射元件5表面的干涉现象。
在步骤S14中，将所述双折射元件5以平行于输出激光方向的轴线为轴旋转。由于所述半外腔激光器20输出的激光垂直于所述双折射元件5的表面入射，因此可将所述双折射元件5以输出激光为旋转轴旋转。在旋转的过程中，同时向所述外腔压电陶瓷7输入三角波电压，使所述外腔平面反射镜6往复运动。所述光电探测器9探测从偏振片8出射的激光强度变化，然后通过显示装置10以波形显示。
在步骤S15中，继续旋转所述双折射元件5，同时驱动所述外腔平面反射镜6往复运动，观察显示装置10中所述波形的变化。如图2所示，在旋转的过程中，只要所述双折射元件5的光轴与所述半外腔激光器20输出的激光的初始偏振方向存在一夹角，则在外腔平面反射镜6往复运动的过程中，半外腔激光器20输出的激光经过偏振片8后始终存在激光出射，而不能完全消光。此时，所述光电探测器9输出的电压就不会出现零点，也就是说所述光电探测器9接收到的激光强度始终不为零。如图3所示，当所述显示装置10显示的波形出现零点时，则可知所述光电探测器9接收到的激光强度也为零，也就是说在显示装置10出现消光状态，即显示装置10接收到的电压为零，则可判定此时所述双折射元件5的光轴与所述半外腔激光器20输出激光的初始偏振方向一致，进而可得到所述双折射元件5的光轴。
本发明提供的所述双折射元件光轴的测量方法，基于偏振跳变原理，通过旋转所述双折射元件，利用所述双折射元件的光轴与半外腔激光器输出激光的偏振方向相同时产生消光现象，得到所述双折射元件的光轴，无需复杂的设备即可进行测量，测量装置结构简单，价格较低，并且具有很高的测量精度，因此具有广阔的应用前景。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内作其它变化，当然这些依据本发明精神所作的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (8)

1.一种双折射元件光轴的测量方法，包括以下步骤：
步骤S10，提供一双折射元件光轴的测量装置，包括一半外腔激光器、激光回馈单元以及一偏振态检测***；
所述半外腔激光器包括一高反腔镜、增益管、增透窗片以及输出腔镜，所述高反腔镜、增益管、增透窗片以及输出腔镜沿半外腔激光器的输出激光光路依次且共轴设置；
所述激光回馈单元包括一外腔平面反射镜，所述外腔平面反射镜设置于从所述输出腔镜出射的激光的光路上，且与所述输出腔镜间隔设置；
其特征在于：
所述偏振态检测***包括一偏振片、一光电探测器以及显示装置，所述偏振片、光电探测器以及显示装置沿从所述外腔平面反射镜出射的激光依次间隔设置，所述光电探测器接收从所述偏振片出射的激光以感测激光强度的变化，所述显示装置显示激光强度的变化；
步骤S11，半外腔激光器连续输出激光，模式为单纵模；
步骤S12，调整所述偏振片，使所述偏振片的偏振方向与所述半外腔激光器输出激光的初始偏振方向垂直；
步骤S13，将待测双折射元件设置于所述输出腔镜与所述外腔平面反射镜之间，所述双折射元件在沿半外腔激光器输出激光的光路上具有相对平行的两个平面，且所述激光沿垂直于所述两个平面的方向入射；
步骤S14，将所述双折射元件以平行于半外腔激光器输出激光方向的轴线为旋转轴旋转，并驱动所述外腔平面反射镜沿输出激光方向往复运动，使得所述显示装置出现消光状态，所述双折射元件的光轴与所述半外腔激光器输出激光的初始偏振方向相同，获得双折射元件的光轴。
2.如权利要求1所述的双折射元件光轴的测量方法，其特征在于，所述激光器输出的激光沿垂直于所述两个平面的方向入射到所述双折射元件。
3.如权利要求1所述的双折射元件光轴的测量方法，其特征在于，所述双折射元件以输出激光为旋转轴旋转。
4.如权利要求1所述的双折射元件光轴的测量方法，其特征在于，通过一外腔压电陶瓷与所述外腔平面反射镜相连，并驱动所述外腔平面反射镜沿所述半外腔激光器输出激光的方向往复运动。
5.如权利要求4所述的双折射元件光轴的测量方法，其特征在于，所述外腔压电陶瓷输入的电压为三角波电压，驱动所述外腔平面反射镜往复运动。
6.如权利要求1所述的双折射元件光轴的测量方法，其特征在于，所述显示装置显示的波形出现消光状态时，则所述光电探测器接收到的激光强度也为零，即显示装置接收到的电压为零，则此时所述双折射元件的光轴与所述半外腔激光器输出激光的初始偏振方向一致。
7.如权利要求1所述的双折射元件光轴的测量方法，其特征在于，所述双折射元件两个平面镀有增透膜或折射率匹配液。
8.如权利要求1所述的双折射元件光轴的测量方法，其特征在于，所述高反腔镜、增益管、增透窗片、输出腔镜沿所述输出激光的轴线依次设置且共轴设置。
CN201310079741.9A 2013-03-13 2013-03-13 双折射元件光轴的测量方法 Expired - Fee Related CN103185665B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310079741.9A CN103185665B (zh) 2013-03-13 2013-03-13 双折射元件光轴的测量方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310079741.9A CN103185665B (zh) 2013-03-13 2013-03-13 双折射元件光轴的测量方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103185665A CN103185665A (zh) 2013-07-03
CN103185665B true CN103185665B (zh) 2015-08-12

Family

ID=48676954

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310079741.9A Expired - Fee Related CN103185665B (zh) 2013-03-13 2013-03-13 双折射元件光轴的测量方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103185665B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103712781B (zh) * 2013-12-25 2016-03-30 天津大学 双折射光楔光轴方向的多入射角偏振干涉测量装置及方法
CN104833485B (zh) * 2015-05-12 2017-09-01 山东大学 一种能够同时检测两个双折射器件光轴方向的装置及方法
CN107817095B (zh) * 2017-09-14 2019-12-20 西安科佳光电科技有限公司 一种高精度同向双光轴以及多光轴平行性调校方法
CN107843413B (zh) * 2017-09-14 2020-01-10 西安科佳光电科技有限公司 一种高精度反向双光轴以及多光轴平行性调校方法
CN107817094B (zh) * 2017-09-14 2019-12-20 西安科佳光电科技有限公司 一种高精度同向双光轴以及多光轴平行性调校方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4032323A1 (de) * 1990-10-11 1992-04-16 Adlas Gmbh & Co Kg Einzelmode-laser
CN1710398A (zh) * 2005-06-24 2005-12-21 清华大学 激光回馈波片测量装置
CN101021563A (zh) * 2007-03-16 2007-08-22 清华大学 双折射外腔回馈位移测量***
CN101055207A (zh) * 2007-06-01 2007-10-17 清华大学 可溯源测量任意波片位相延迟的方法和装置
CN101650226A (zh) * 2009-09-24 2010-02-17 清华大学 基于激光回馈的光学元件微小位相延迟测量装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2643555B2 (ja) * 1990-07-25 1997-08-20 日本電気株式会社 光学式情報記録再生装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4032323A1 (de) * 1990-10-11 1992-04-16 Adlas Gmbh & Co Kg Einzelmode-laser
CN1710398A (zh) * 2005-06-24 2005-12-21 清华大学 激光回馈波片测量装置
CN101021563A (zh) * 2007-03-16 2007-08-22 清华大学 双折射外腔回馈位移测量***
CN101055207A (zh) * 2007-06-01 2007-10-17 清华大学 可溯源测量任意波片位相延迟的方法和装置
CN101650226A (zh) * 2009-09-24 2010-02-17 清华大学 基于激光回馈的光学元件微小位相延迟测量装置

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Optic axis determination accuracy for fiber-based polarization-sensitive optical coherence tomography;B.Hyle Park et al.;《OPTIC SLETTERS》;20051001;第30卷(第9期);第2587-2589页 *
正交线偏振激光器及其在精密测量中的新应用;张书练等;《光电工程》;20090331;第36卷(第3期);第1-11页 *
激光回馈波片位相延迟测量的误差源及消除方法;刘名等;《应用光学》;20081130;第29卷(第6期);第961-966页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN103185665A (zh) 2013-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103185665B (zh) 双折射元件光轴的测量方法
CN100429475C (zh) 减小外差干涉非线性误差一次谐波分量的方法与装置
CN104568819A (zh) 一种全光纤透反射一体式太赫兹时域光谱***
CN107131902B (zh) 一种用于光弹调制器峰值延迟量的标定方法
CN102735646B (zh) 透明介质折射率的测量装置及测量方法
CN110411335A (zh) 差动式正弦相位调制激光干涉纳米位移测量装置及方法
CN101592537A (zh) 光学玻璃应力测量装置及其测量方法
CN103115705B (zh) 基于正交偏振固体激光的应力和双折射测量仪及测量方法
CN101825590A (zh) 一种高精度测量金属线膨胀系数的装置与方法
CN103185550B (zh) 转动角度的测量方法
CN108680255A (zh) 一种超高时间分辨超长时窗瞬态吸收光谱仪
CN102735430B (zh) 位相延迟的检测方法及检测装置
CN107655599B (zh) 一种光学元件微小应力的测量方法
CN103196865B (zh) 同时测量双折射元件厚度及折射率的测量方法
CN103075966B (zh) 位移测量***
CN110631511A (zh) 基于多纵模自混合效应的直角棱镜型角度传感测量装置及方法
CN102998284B (zh) 透明介质折射率的测量装置及测量方法
CN104535535B (zh) 一种基于自混合干涉的折射率测量装置及方法
CN102323237B (zh) 一种空气折射率快速高精度绝对测量装置及其测量方法
CN103604751B (zh) 测量周期性手性结构透明薄膜旋光度的装置及相应的方法
CN201464160U (zh) 单一波长光源测量不同波长相位延迟器件的***
CN101498589A (zh) 一种在光学测量中实现光程四倍增的方法及其装置
CN108362412B (zh) 一种光纤激光压力传感器及其压力测量方法
CN102507450A (zh) 基于y型腔正交偏振激光器的透明介质折射率测量方法及装置
CN106950673B (zh) 一种非平衡光纤迈克尔逊干涉仪臂长调节装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20150812

Termination date: 20190313