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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110631806A(43)申请公布日2019.12.31(21)申请号201910850240.3(22)申请日2019.09.10(71)申请人中国科学院上海技术物理研究所地址200083上海市虹口区玉田路500号(72)发明人吴金才张亮窦永昊何志平舒嵘(74)专利代理机构上海沪慧律师事务所31311代理人郭英(51)Int.Cl.G01M11/02(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图1页(54)发明名称一种快速测量宽波段波片相位延迟量的装置和方法(57)摘要本发明公开了一种快速测量宽波段波片相位延迟量的装置及方法,装置由波长可调谐激光光源、起偏偏振片、待检波片、检偏偏振片、能量探测组件组成,待检波片位于两片偏振片中间,旋转待检波片导致出射光能量变化,通过测试出光能量的方式来准确标定波片相位延迟量。本发明的方法基于偏振光在器件中传播的穆勒矩阵和斯托克斯矢量表示法,将待检波片放置于两片透光轴方向相同的偏振片中间,通过旋转波片测试出光能量的最大值与最小值,利用斯托克斯矢量法推导得出待测波片相位延迟量与出射能量最大值、最小值的对应关系,从而通过测量出射能量来准确快速标定待测波片的相位延迟量。CN110631806ACN110631806A权利要求书1/2页1.一种快速测量宽波段波片相位延迟量的装置,包括波长可调谐激光光源(1)、起偏器(2)、带旋转结构的待测波片(3)、检偏器(4)和能量探测组件(5),其特征在于:波长可调谐激光光源(1)产生的特定波长激光光束通过起偏器(2)起偏,起偏后的线偏光经过带旋转结构的待测波片(3),再经过检偏器(4)后被能量探测组件(5)探测,通过旋转带旋转结构的待测波片(3)来改变出射光的偏振状态,从而导致能量探测组件(5)探测到的能量变化,通过能量变化情况来准确快速标定带旋转结构的待测波片(3)的相位延迟量;通过波长可调谐激光光源(1)来改变出射激光光束的波长,从而获取宽波段波片的相位延迟量。2.根据权利要求1所述的一种快速测量宽波段波片相位延迟量的装置,其特征在于:所述的波长可调谐激光光源(1)波长范围需要与带旋转结构的待测波片(3)相适应。3.根据权利要求1所述的一种快速测量宽波段波片相位延迟量的装置,其特征在于:所述的起偏器(2)与检偏器(4)为带旋转结构的偏振片,偏振片的使用波长范围需要覆盖带旋转结构的待测波片(3)的波长,同时该波段偏振消光比优于5000:1。4.根据权利要求1所述的一种快速测量宽波段波片相位延迟量的装置,其特征在于:所述的能量探测组件(5)所测量波长范围包括带旋转结构的待测波片(3)测试波长范围。5.一种基于权利要求1所述快速测量宽波段波片相位延迟量的装置的相位延迟量测量方法,其特征包括以下步骤:1)固定波长可调谐激光光源(1)和能量探测组件(5),使得激光能量可以被能量探测组件(5)完全探测到,在波长可调谐激光光源(1)和能量探测组件(5)之间分别放置起偏器(2)、检偏器(4),使得出射光从起偏器(2)、检偏器(4)的中心附近透过,开启波长可调谐激光光源(1),使得输出光波长为λi,此时波长为λi的输出光为椭圆偏振光,其偏振态可由一个4X1的斯托克斯矢量表示为;2)将起偏器(2)固定在某特定角度,此时起偏器(2)的透光轴角度为α,其中α为起偏器(2)光轴与水平方向的夹角。通过旋转检偏器(4)使得能量探测组件(5)探测到的能量最小,此时检偏器(4)所处的透光轴角度与起偏器(2)正交,再将检偏器(4)旋转90度,此时起偏器(4)的透光轴角度也为α,固定起偏器(2)、检偏器(4)的角度不变,此时起偏器(2)、检偏器(4)的穆勒矩阵M2、M4可以表示为:3)将带旋转结构的待测波片(3)放置于起偏器(2)与检偏器(4)中间,通过调节带旋转结构的待测波片(3)的位置和角度,使得波长可调谐激光光源(1)的出射波长为λi的激光经过带旋转结构的待测波片(3)中心垂直入射,假设带旋转结构的待测波片(3)在波长为λi处2CN110631806A权利要求书2/2页的相位延迟为此时带旋转结构的待测波片(3)快轴处于任意角度θ,其中θ是带旋转结构的待测波片(3)快轴与水平方向的夹角,此时带旋转结构的待测波片(3)的穆勒矩阵M3可以表示为:4)波长可调谐激光光源(1)产生的输出光波长为λi的激光,依次经过起偏器(2)、带旋转结构的待测波片(3)、检偏器(4)后,被能量探测组件(5)探测,最终的出射光偏振态可以表示为:通过计算可知:5)最终的出射光偏振态可知,出射光的能量E可以表示为:通过旋转带旋转结构的待测波片(3),即改变带旋转结构的待测波片(3)快轴方向θ,旋转过程中通过能量探测组件(5)探测出射光的能量E