椭偏仪与偏振相位（一）-几种波片相位延迟测量的实验搭建

正文

椭偏仪与偏振相位（一）-几种波片相位延迟测量的实验搭建

波片是偏振光学技术中的重要元件，被广泛应用于光弹力学、现代光通讯技术、医疗诊断和物理学研究等诸多领域。在太阳物理研究领域，通过观测和分析太阳光的偏振状态可以得到太阳大气中磁场分布和演化等信息，以此可研究黑子、耀斑及日冕物质抛射(CME)等与磁场有关的太阳活动现象。现代太阳物理对磁场偏振测量精度要求甚高(10^-3以上)，而由于在太阳磁场测量设备的偏振分析器和滤光器中使用了大量波片，因而波片位相延迟精度将直接影响太阳磁场望远镜偏光系统的测量精度。随着研究的日益深入，人们对偏振测量精度提出了更高的要求，有些仪器，例如我国研制的大型空间太阳观测设备一一空间太阳望远镜(SST)，要求偏振测量精度达到10^-4以上，这对波片的加工和测量精度都是一个挑战。因此，研究波片高精度测量方法有着极qi重要的意义。

测量波片位相延迟的方法有很多，例如光强法、光谱扫描法、补偿法和调制法等，许多文献对这些方法已有所论述。然而值得注意的是，在实际测量中，来自不同的方法或不同的仪器的测量结果往往存在差异，有些结果之间的差异甚至超出了文献所述的误差范围。因此，确定产生测量差异的原因便成为亟待分析和解决的现实问题。针对这个问题，并结合SST等项目对测试的具体需求，我们建立了一套高精度多功能测试系统，可以在该测试系统上用多种不同的方法测量波片的位相延迟，从而便于对不同的测量方法进行比较研究，以确定误差来源，优化测量方法。

利用该测试系统，本文对光谱扫描法，Soleil补偿器法及两种光强法进行了比较测量，并结合测试结果对上述方法的原理及误差来源进行了比较研究，分析了产生测量差异的原因。通过上述研究，总结出不同测量方法的适用条件，从而为不同实验条件下选择zui佳测量方法提供了参考依据。

实验测试系统

首先测试系统如下图所示。

图1 波片测试系统仪器设备及光路图

为了满足从可见光到近红外的多波段测试需求，测试系统采用具有连续谱的溴钨灯作为光源并配合以单色仪。光源配备的稳流电源使输出光强波动＜0.14％。光源出射光经准直镜转化为平行光。起偏器和检偏器为两个Glan棱镜，能够保证测试系统从可见光到近红外都具有优xiu的消光比。两个Glan棱镜及置于其问的待测样品分别安装在可以360°自由旋转的精密转台上，转台的精度优于1′，可由计算机控制转动，并记录转动信息。

选用zui大累计误差为0.18％的高精度Babinet—Soleil补偿器。补偿器安装于精密平移台上，可以保证其移入、移出光路时位置不变。接收端选用的单色仪光谱精度为±0.2nm。NCL是与单色仪配套的数据采集系统，可准确读取zui小电流信号为0.1nA。计算机可以通过NCL实现对单色仪的控制，并记录由探测器获得的测量数据。本文所述实验是在可见光波段进行的，选用EMI 9658R型光电倍增管作为探测器，其阳极灵敏度可达200A／lm。此外，为了避免市电系统不稳定对测试造成的干扰，所有的电子仪器都经由UPS稳压电源供电。光谱扫描法，补偿法和光强法等测量方法都可以在这套测试系统上进行对比测试。

了解更多详情，请访问上海昊量光电的官方网页：

https://www.auniontech.com/three-level-56.html

相关文献：

1王勇辉,郑春龙,赵振堂.基于斯托克斯椭偏测量系统的多点定标法[J].中国激光,2012,39(11):163-167.

2侯俊峰,于佳,王东光,邓元勇,张志勇,孙英姿.自校准法测量波片相位延迟[J].中国激光,2012,39(4):173-179. 

3王喜宝,宋连科,朱化凤,郝殿中,蔡君古.连续偏光干涉法测量波片宽波段延迟量变化[J].激光技术,2012,36(2):258-261. 

4赵振堂,林天夏,黄佐华,何振江.利用消光式椭偏仪精确测量波片相位延迟量[J].激光杂志,2012,33(3):8-9.

5程一斌,侯俊峰,王东光.组合波片的椭圆率角测量方法[J].北京理工大学学报,2019,39(7):750-755. 

6于德洪,李国华,苏美开,宋连科.任意波长云母波片位相延迟的测量[J].光电子．激光,1990,1(5):267-269.

7徐文东,李锡善.波片相位延迟量精密测量新方法[J].光学学报,1994,14(10):1096-1101. 

8薛庆文,李国华.半阴法测量λ/4波片的相位延迟[J].光电子．激光,1998,9(2):150-151.

9 AzzamR. M. A., Bashara, N. M. ellipsometry and Polarized Light[M]. New York: North - Holland, 1977,198 - 201.

10孙英姿,王东光,张志勇,邓元勇,张洪起,玄伟佳.波片相位延迟的光强测量法研究[J].天文研究与技术,2008,5(1):74-82. 

更多详情请联系昊量光电/欢迎直接联系昊量光电

关于昊量光电：

上海昊量光电设备有限公司是光电产品专业代理商，产品包括各类激光器、光电调制器、光学测量设备、光学元件等，涉及应用涵盖了材料加工、光通讯、生物医疗、科学研究、国防、量子光学、生物显微、物联传感、激光制造等；可为客户提供完整的设备安装，培训，硬件开发，软件开发，系统集成等服务。

您可以通过我们昊量光电的官方网站www.auniontech.com了解更多的产品信息，或直接来电咨询4006-888-532。