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椭偏仪与偏振相位(五)-相位延迟量测量的实验数据

发布时间:2023-10-13 10:47:12 浏览量:2463 作者:Alex

摘要

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。

正文


椭偏仪与偏振相位(五)-相位延迟量测量的实验数据


实验中,在前述测试系统上用上述几种方法测量了两片样品的位相延迟。两测试样品标称值分别为:630.2nm附近的λ/2波片和532.4nm附近的λ/4波片。光谱扫描曲线见图1,测量数据见表1、2。


图1 光谱法测630.2nm附近λ/2波片的扫描曲线


前面误差分析表明,光谱法测量λ/2波片的误差zui小,因而可以作为参考标准,其它方法测量结果可以与之相比较。由测量结果可见,光谱法与Soleil补偿器法测得结果的偏差约为0.19%,两种方法在误差范围内符合很好,得到了相互印证。而两种光强法的测量结果比照光谱法及Soleil补偿器法测量结果差异较大。而且按照之前推导的公式无法判断λ/2波片的延迟是小于还是>180°,因此在括号中给出了>180°的情况。特别值得注意的是,由于Glan棱镜及光路缺陷对旋转检偏器法影响非常严重,导致λ/4波片的测量出现错误,表明本测试系统不适用旋转检偏器法。


表1 用不同方法测量630.2am附近g/2波片延迟结果


表2用不同方法测量532.4am附近g/4波片延迟结果


*表示由于Glan棱镜及光路缺陷对旋转检偏器法影响非常严重,导致λ/4波片的测量出现错误,表明本测试系统不适用旋转检偏器法。


在所采用的实验系统前提下,我们对光谱扫描法、Soleil补偿器法和两种光强法进行了对比测试及误差分析。由于测试误差来源于同一测试系统,所以便于对各种误差和不同测量方法做系统的研究和比较。分析得出:


(1) 光谱扫描法测波片的误差源较少,在测量λ/2波片时,只需要从光谱曲线的极值就可以准确测定延迟值,其测量误差主要来源于单色仪精度,误差<0.032%。由于不需要测量绝对光强值,因而对光路有较大的宽容性,并可实现自动化测试。


(2) Soleil补偿器法测量延迟与光谱法相似,只要求找到透过光强zui小值位置,因而同样具有较好的宽容性。其误差主要由补偿器自身的精度决定,本实验的补偿器误差<0.18%。对λ/2波片测量结果显示Soleil补偿器法与光谱扫描法测试结果在其精度范围内很好地相互印证。但由于补偿法需要由等偏离法提高精度,因而不易实现计算机自动化测试。


(3)各种光强法测量误差与待测波片的延迟量有关,虽然易于实现自动化测试,但是由于需要读取系统出射光的绝对光强值,因而对光路及光学元件等都有较高的要求,特别是Glan棱镜及光路的缺陷对旋转检偏器法影响非常严重。这些也正是光强法测量结果产生较大差异的原因所在,因而在本文所述的实验条件下,光强法较难实现高精度测量。

 

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