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椭偏仪与偏振相位(七)- 波片相位延迟量测量误差分析

发布时间:2023-11-01 13:52:48 浏览量:2285 作者:Alex

摘要

采用消光式椭偏仪精确测量波片的相位延迟量。本文重点讨论了标准1/4波片及待测波片的相位延迟量误差对测量精度的影响。


正文


椭偏仪与偏振相位(七)- 波片相位延迟量测量误差分析


影响波片相位延迟量测量准确度的因素主要有:标准1/4波片的偏差及待测波片快轴与入射面夹角θ的误差等,下面从公式(4)出发,讨论两者误差对波片测量延迟量的影响:


(一)当标准1/4波片和待测1/4波片的相位延迟量都是理想的90°时,得到δ与θ的关系如图1所示,θ的变化范围是-4°至+4°。可见,当标准1/4波片和待测1/4波片在理想情况下,待测1/4波片的方位角θ不影响其相位延迟量测量。


图1当标准1/4波片理想时待测波片δ与其方位的角θ的关系



(二)实际上,由于波片受温度,及制作工艺的影响,其相位延迟量不可能是理想的90°。若待测1/4波片的相位延迟量为88.8°,标准1/4波片相位延迟量在87°至93°内变化时,待测1/4波片相位延迟量与其方位角θ的关系如图2所示,经过数值计算,标准片相位延迟量在90°至93°变化时和87°至90°变化时是完全类似的,图2中仅给出标准片在87°至90°的变化情况,其中“*”号为实测的实验数据。


图2 标准1/4波片有偏差时待测波片δ与其方位角θ关系


分析图2曲线可知:

(1) 标准波片相位延迟量从87°到90°时,该曲线逐步向理想情况下的曲线靠近,当标准波片相位延迟量为87°时,理论曲线与实验测量数据吻合很好。若θ精度为0.1°,这时δ的zui大偏差为0.00006°,相对偏差为0.000068%;


(2) 若标准波片相位延迟量为90°时,待测波片安放方位角θ对测量波片相位延迟量影响很小;


(3) 若角度θ=0°,即待测波片没有安放方位角误差时,理论值与实验值完全重合。实验中只要能保证θ=0°,测量波片相位延迟量与标准波片实际相位延迟量无关。所以,利用消光式椭偏仪测量波片相位延迟量的准确度主要与标准波片相位延迟量的准确度及待测波片的方位角误差有关,测量波片相位延迟量的重复性精度由椭偏仪决定。


(三)同样,对待测波片相位延迟量为180°或其他角度时也得到类似的结论。图3中data1为标准1/4波片和待测1/2波片均为理想情况下的δ和θ的关系。data2为标准1/4波片和待测1/2波片均为非理想情况下的δ和θ的关系,由图3可知,非标准情况下理论曲线和实验曲线吻合得比较好,图中“*”为实验测量点。


图3 待测二分之一波片δ与θ的关系


(四)光线非垂直入射波片时,也会引进附加的相位延迟量测量偏差。这可通过仔细调整待测波片的状态使光线尽量垂直入射。另外,消光式椭偏仪的系统误差及随机误差也会影响相位延迟量的测量精确度。


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