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  拓展创新_企业管理_经管营销_专业资料。调制偏振光在光学相位延迟测量中的频谱分析 光学相位延迟器件是光学调制系统中的重要器件,包括 各种波片和补偿器,和其它偏 光器件相配合,可以实现各种 偏振态之间的相互转换、偏振面的旋转以及各类偏振光的调

  调制偏振光在光学相位延迟测量中的频谱分析 光学相位延迟器件是光学调制系统中的重要器件,包括 各种波片和补偿器,和其它偏 光器件相配合,可以实现各种 偏振态之间的相互转换、偏振面的旋转以及各类偏振光的调 制,在光纤通讯、光弹力学、光学精密测量等领域中都得到 了广泛应用__1. 。而相位延 迟量是光学相位延迟器件的重要 参数,与器件的厚度、光学均匀性、应力双折射等诸多因 素 有关, 其精度直接关系到应用系统的质量和最终结果的准确 性。 因此对延迟器件本身相 位延迟量的准确测定是非常有意 义的。目前 ,有多种光学相位延迟量的测量方法 L}“ , 其中 一 类方法是利用电光调制、磁光调制等方式对偏振光调制后 进行测量。该方法测量 精度高,适用范围广,实现手段灵活。 本文首先介绍了光调制器的调制原理,在时间域和 频率域对 其调制特性进行理论分析,得到了相应的光强分布曲线。基 于偏振光调制理论, 我们提出了一种新型光学相位延迟测量 方法, 并对该方法从时域和频域两方面进行了分析。 频谱分 析的结果表明,当出射光信号的奇次谐频分量为零时,满足 完全补偿条件,此时可 由补偿器的补偿量直接得到待测器件 的光学相位延迟量 。环亚国际娱乐这 种方法对光学 相位 延迟量 的测量属 于 直接测量, 和其他通过间接量转换的测量方法相 比有其明显 的优势。 在理论 分析的基础上 ,我们还进行了相应 的实验, 并得到了高精度的实验结果。 1 调制原理 调制偏振光的产生,利用了介质的电光效应。各 向同性 介质在外电场作用下 ,表现出各 向异性的双折射特性 ,透射 光是一对振动方向相互垂直的线偏振光 。通过调节外加电场 大小, 可对偏振光的振幅或相位进行调制。 例如, KDP 晶体 沿光轴方向( 方 向)加外 电场 E 后 , 从单轴 晶体变成 了双 轴晶体 , 折射率椭球与 xy 平面的交线。 方向上的椭圆。沿 轴传播一对正交的本征模,分 别在椭圆主轴(感生轴) ,刁方向偏振, 折射率由(1)式表示。 2 光调制器时域和频域分 析 调制晶体放在正交偏振片之问, 构成 Poekels 盒 , 出射 光 强为 I 一粤( --cos9)一每[1--cos( V)] ( ) (4)式说明出射光强受到外加电压的调制。 如果在调制器上加上交流信号 V—Vmsin2 ot, 其中-厂。 为交流调制信号的频率,则调制器提供的交变相位差为 2 光调制器时域和频域分析 调制晶体放在正交偏振片之问,构成 Poekels 盒 ,出射光强为 3 实验方案 基于上述偏振光调制原理 , 位延迟测量方法 , 其系统框图如 我们设计出一种新型光学相 图 3 所示。 这里 L 是光源, P 为起偏器, E 为电光调制器,即电光 晶 体,通过调制信号源 M 加上调 制信号。s 为待测样品,c 为 Soleil—Barbinet 补偿器,其作用 类似于一个相位延迟量可 调的零级波片。A 为检偏器,出射光由光探测器 D 接收,并 经过滤波放大等信号处理。系 统的方位坐标规定为: 光束传 播方向为 轴, 起偏器、 检偏器的透振方向沿 z 轴, 电光调 制 器加电后的感生轴 ,叼方向和待测相位延迟器件及补偿器的快慢轴方向一致,和 -z 轴成 45。 。 用 Jones 矩阵分析光通过图 3 系统的过程。调制器 E、 待测相位延迟器件 S、Soleil —Barbinet 补偿器 c 的相位延迟。 通过频谱分析得到的完全补偿条件 , 即信号中的 所有奇次谐波分量消失, 只剩下偶次 谐波成分。利用这一特 性,测量方案为 :调节补偿器的相位延迟 ,接收部分通过 检波检 测出射光信号的频谱,当奇次谐波分量为零时,满足 完全补偿条件。 4 结果和结论 采用图 3 所示的实验装置,测量了不同样品的相位延迟 量,对同一样品也进行了重复 测量,结果如表 1 和表 2 所示。 其中 △L 为补偿器平移量,仍 为待测样品相位延迟量。