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波片相位延迟量测量和快轴标定系统

红外与激光工程 2019年第2期48卷 211-216页

作者：王金伟李克武景宁罗欣玮王志斌中北大学信息与通信工程学院山西太原030051 中北大学山西省光电信息与仪器工程技术研究中心山西太原030051 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室山西太原030051

为了能够快速精确地测量波片相位延迟量和快轴方位角,实现测量系统的集成化和自动化,设计了基于弹光调制技术与数字锁相技术相结合的波片测量系统。采用弹光调制器对检测激光进行调制,运用基于FPGA的数字锁相技术提取调制信号的一、二... 详细信息

为了能够快速精确地测量波片相位延迟量和快轴方位角,实现测量系统的集成化和自动化,设计了基于弹光调制技术与数字锁相技术相结合的波片测量系统。采用弹光调制器对检测激光进行调制,运用基于FPGA的数字锁相技术提取调制信号的一、二倍频项,利用优化算法解调出波片相位延迟量和快轴方位角,步进电机带动波片转动使快轴到达零度位置,相位延迟量由LCD显示出来。搭建了实验系统,并对1/4波片进行了测量。实验结果表明:该系统对1/4波片快轴方位角的测量精度优于0.31°,相位延迟量的测量精度和重复度分别优于99.47%和0.14°。测量系统的弹光调制器驱动信号、电机驱动信号、数据运算都由FPGA控制,实现了光机电一体化。

关键词：弹光调制数字锁相波片快轴方位角相位延迟量

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波片对偏振激光干涉仪非线性误差的影响

光子学报 2008年第2期37卷 364-369页

作者：杨军刘志海苑立波哈尔滨工程大学理学院光子科学与技术研究中心哈尔滨150001

利用琼斯矩阵理论,研究了基于偏振移相技术的激光干涉仪中1/4波片和1/2波片的非理想因素导致非线性误差的产生机理和变化规律.理论研究表明:在导致波片处于非理想状态的各个因素中,干涉仪中两个1/4波片的差模延迟角误差Δεq所产生的恒... 详细信息

利用琼斯矩阵理论,研究了基于偏振移相技术的激光干涉仪中1/4波片和1/2波片的非理想因素导致非线性误差的产生机理和变化规律.理论研究表明:在导致波片处于非理想状态的各个因素中,干涉仪中两个1/4波片的差模延迟角误差Δεq所产生的恒定偏置误差和接收装置中1/4波片的延迟角误差εq3所引起的一次谐波非线性误差,是组成干涉仪非线性误差的最主要的两个部分;波片各种误差源非理想因素导致的非线性误差在小误差情况下经线性叠加后由干涉仪最终输出.

关键词：偏振干涉仪波片琼斯矩阵非线性误差

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波片相位延迟的分束差动自动测量

光电子．激光 2005年第5期16卷 601-604页

作者：郝殿中宋连科吴福全赵培曲阜师范大学激光研究所山东曲阜273165

基于偏振调制原理,从琼斯矩阵理论出发,利用先进的Si探测器、锁相放大器和微处理器,设计并建立了一套测量相位延迟器延迟量的智能化测量系统,实现了数据的自动化处理.利用闭环反馈控制系统,对旋转角度进行了反馈控制.创建的测量系统具... 详细信息

基于偏振调制原理,从琼斯矩阵理论出发,利用先进的Si探测器、锁相放大器和微处理器,设计并建立了一套测量相位延迟器延迟量的智能化测量系统,实现了数据的自动化处理.利用闭环反馈控制系统,对旋转角度进行了反馈控制.创建的测量系统具有测量精度高、重复性好、自动化程度高和操作简单的特点.测试结果表明:系统的测量范围为400～1 000 nm,测量准确度优于0.1%,测量的重复误差小于0.6%.测量系统在偏光测试领域有着广泛的应用.

关键词：自动测量闭环反馈控制系统智能化测量系统差动分束波片锁相放大器相位延迟器自动化处理自动化程度测量准确度调制原理矩阵理论微处理器旋转角度测量精度测量范围重复误差探测器延迟量重复性测试数据

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波片相位延迟的精确测量及影响因素分析

中国激光 2007年第6期34卷 851-856页

作者：薄锋朱健强康俊中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理实验室

提出一种精确测量波片相位延迟的方法。将待测波片置于起偏器和检偏器之间,转动待测波片和检偏器至不同的位置并探测输出的光强,得到波片的相位延迟。采用光源调制技术和解调技术,抑制了连续光所无法克服的背景光干扰和电子噪声的干扰;... 详细信息

提出一种精确测量波片相位延迟的方法。将待测波片置于起偏器和检偏器之间,转动待测波片和检偏器至不同的位置并探测输出的光强,得到波片的相位延迟。采用光源调制技术和解调技术,抑制了连续光所无法克服的背景光干扰和电子噪声的干扰;将光路分为测量光路和参考光路,采用软件除法技术,消除了光源波动的影响,从而实现波片相位延迟的精确测量。详细分析了影响测量精度的误差因素,主要有光源波长变化、温度变化、入射角倾斜、转台转角误差和光源波动,计算了1064 nm波长时厚度为0.52 mm的λ/4多级结晶石英波片产生的相位延迟误差,其中光源波动的影响在作除法后有显著的改善,各误差因素的总测量误差为±1.58°。实际测量了该λ/4结晶石英波片的相位延迟为91.06°±1.78°,与理论分析相符。该测量和误差分析方法同样适合其他的波片。

关键词：激光技术调制光源和解调技术除法技术波片相位延迟精度分析

波片提高声光Q开关关断Nd∶YAG激光能力研究

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光子学报 2006年第4期35卷 490-493页

作者：李港王菲于欣陈檬朱琳魏剑维北京工业大学激光工程研究院北京100022

采用琼斯矢量变换的方法,分析了四分之一波片对入射椭圆偏振光偏振面的变换过程.结合声光相互作用理论和声光介质熔石英在平行和垂直于声场的两个方向具有不同声光优值的特性,理论推导了腔内引入四分之一波片后声光Q开关的布喇格衍射效... 详细信息

采用琼斯矢量变换的方法,分析了四分之一波片对入射椭圆偏振光偏振面的变换过程.结合声光相互作用理论和声光介质熔石英在平行和垂直于声场的两个方向具有不同声光优值的特性,理论推导了腔内引入四分之一波片后声光Q开关的布喇格衍射效率公式,计算模拟得出引入四分之一波片能够有效地提高声光Q开关关断连续Nd∶YAG激光的能力·在理论分析的基础上进行了实验验证,实验结果与理论分析符合得很好·

关键词：激光技术声光调Q Nd:YAG激光波片偏振面

波片延迟量在0°~360°的高精度测量方法研究

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光子学报 2023年第5期52卷 197-211页

作者：万凡钟悦屈中权徐稚张辉彭洋中国科学院云南天文台昆明650216 中国科学院大学北京100049

为了精确测量非消色差波片的延迟量与快轴方位角,基于拟合光强法与光谱分析法建立了一套高精度测量系统,实现了特定波长下非消色差波片延迟量在0°~360°的高精度测量。对波片延迟量的测量方法及误差来源进行了详细的模拟分析。在拟合... 详细信息

为了精确测量非消色差波片的延迟量与快轴方位角,基于拟合光强法与光谱分析法建立了一套高精度测量系统,实现了特定波长下非消色差波片延迟量在0°~360°的高精度测量。对波片延迟量的测量方法及误差来源进行了详细的模拟分析。在拟合光强法下,重点仿真了光源光强抖动变化、检偏器初始安装精度、旋转波片定位精度等随机误差与各项系统误差对测量精度的影响,详细分析了拟合光强法不能精确测量波片延迟量为180°的原因。在光谱分析法下模拟了光源光强抖动变化、光谱的单色精度、检偏器定位精度引入的测量误差。在测量系统的建立中对上述两种测量方法影响较大的误差均进行了抑制,并对探测器的光电响应非线性效应进行了矫正。最后利用该测量系统对标称的λ/4波片、0.356λ波片、λ/2波片进行了相关实测并利用非线性最小二乘法对测量数据进行处理,获得了参考波长在632.8 nm的各波片的相位延迟量与快轴方位角。由该测量系统的实测结果可知:本文采用的拟合光强法测量λ/4波片、0.356λ波片延迟量的测量误差小于0.05°,测量精度比传统光强测量法高一个数量级以上。对于λ/2非消色差波片,在该测量系统下切换终端光强接受设备并采用光谱分析法对其进行测量,测得其延迟量误差小于0.02°,远小于拟合光强法的测量误差0.70°,克服了光强法无法精确测量波片延迟量为180°的缺陷。实测结果与模拟仿真相符。

关键词：测量高精度波片相位延迟方位角误差分析最小二乘法

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分振幅型全Stokes同时偏振成像系统波片相位延迟误差分析

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物理学报 2019年第2期68卷 102-114页

作者：殷玉龙孙晓兵宋茂新陈卫陈斐楠中国科学院安徽光学精密机械研究所合肥230031 中国科学技术大学合肥230026 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室合肥230031

分振幅型全Stokes同时偏振成像仪具有实时性好、空间分辨率高、精度高等优点,有很高的应用价值.分振幅型全Stokes同时偏振成像系统利用偏振分束器、1/2波片和1/4波片将入射光Stokes矢量调制在4幅图像中,可解析入射光Stokes矢量. 1/2波片... 详细信息

分振幅型全Stokes同时偏振成像仪具有实时性好、空间分辨率高、精度高等优点,有很高的应用价值.分振幅型全Stokes同时偏振成像系统利用偏振分束器、1/2波片和1/4波片将入射光Stokes矢量调制在4幅图像中,可解析入射光Stokes矢量. 1/2波片和1/4波片的相位延迟误差对Stokes矢量测量精度有着不可忽略的影响.建立了包含上述两种误差的Stokes矢量测量误差方程,分析了1/2波片和1/4波片相位延迟耦合误差对自然光、0°/45°线偏光、左旋圆偏光等典型基态入射光的Stokes矢量测量误差的影响,推导了任意偏振态的Stokes矢量测量误差的表征方法.在邦加球球面和球内选取不同偏振度的Stokes矢量作为入射光进行仿真.结果表明, Stokes矢量测量误差和偏振度测量误差均随着入射光偏振度的增大而增大.选取入射光偏振度为1时的偏振测量精度评估系统.为满足2%的偏振测量精度, 1/2波片相位延迟误差应在±1.6°内, 1/4波片相位延迟误差应在±0.5°内.这对提高系统的偏振测量精度具有重要意义,为系统设计和研制提供了重要的理论指导.

关键词：偏振成像波片相位延迟误差 Stokes矢量

一种利用调制光谱形状判断波片快轴方位的新方法

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光谱学与光谱分析 2011年第2期31卷 496-499页

作者：宋连科朱化凤韩培高马丽丽牛明生孔德福云茂金李代林山东省激光偏光与信息技术重点实验室曲阜师范大学激光研究所山东曲阜273165 中国石油大学(华东)物理科学与技术学院山东青岛266555 青岛大学物理学院山东青岛266071

介绍了一种新的判断波片快轴方位的方法。根据波片相位电光补偿测量原理,采用叠加固定频率的交流电压调制信号,获得偏振消光系统输出信息与调制信号间的关系。利用琼斯矩阵对这一过程进行分析发现,输出光信息通常情况下是由基频和倍频... 详细信息

介绍了一种新的判断波片快轴方位的方法。根据波片相位电光补偿测量原理,采用叠加固定频率的交流电压调制信号,获得偏振消光系统输出信息与调制信号间的关系。利用琼斯矩阵对这一过程进行分析发现,输出光信息通常情况下是由基频和倍频信息叠加而成,叠加结果不仅反映了波片的相位信息,而且反映了波片的轴向信息。通过对此现象的深入分析研究,得到了不同方位放置的波片经旋转后导致的叠加波形形状的变化趋势,通过观察这种变化趋势,能够非常容易地判定相位延迟π波片的快轴和慢轴,相位延迟π波片导致的现象相反。

关键词：物理光学快慢轴波片光谱相位调制

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几种波片位相延迟测量方法的比较

光学精密工程 2007年第11期15卷 1678-1685页

作者：张志勇邓元勇王东光孙英姿玄伟佳中国科学院国家天文台北京100012

建立了用于波片位相延迟测量的高精度多功能测试系统,实现了在同一测试系统上应用不同的测试方法,使测试具有可比性。对光谱扫描法、Soleil补偿器法及两种光强法进行了比较测量,并结合测试结果对各种方法进行了系统的误差分析。分析结... 详细信息

建立了用于波片位相延迟测量的高精度多功能测试系统,实现了在同一测试系统上应用不同的测试方法,使测试具有可比性。对光谱扫描法、Soleil补偿器法及两种光强法进行了比较测量,并结合测试结果对各种方法进行了系统的误差分析。分析结果表明,对本测试系统而言,光谱扫描法适于测量λ/2波片,测量精度主要由单色仪的精度所决定,其误差波片的延迟量有关,且测试光路与偏振器的缺陷对测量精度影响较大。光谱扫描法与Soleil补偿器法测量λ/2波片的结果在误差范围内相符,光强法测量结果产生较大差异的原因来自光路、偏振器及方法本身的缺陷。实验结果为不同条件下选择最佳测量方法提供了参考依据。

关键词：应用光学波片位相延迟误差分析