CN103234638A - 一种光的偏振状态自动检测装置 - Google Patents

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田凯
董雪峰
刘扬
王震虎
蔡晓艳
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Abstract

本发明提出了一种光的偏振状态自动检测装置。它是在一个遮光性能良好的箱体内，在镜筒上依次设置检偏器、四分之一波片、检偏器及光强传感器，检偏器及四分之一波片的镜片分别通过齿轮与步进电机相连，控制其旋转角度，光路前端的检偏器、四分之一波片的镜架分别通过齿轮与减速电机相连，控制其进入或退出光路。微处理器从机、光强传感器、数码管及控制按键分别与微处理器主机相连接，步进电机及减速电机分别与微处理器从机相连接。在程序控制下，减速电机控制光路前端的检偏器及四分之一波片进入或退出光路，步进电机控制检偏器及四分之一波片的旋转角度，光强传感器检测光强度的变化，自动对入射光的偏振状态作出判断。

Description

一种光的偏振状态自动检测装置
技术领域
本发明涉及一种光的偏振状态自动检测装置，能自动检测待测光的偏振状态，具体涉及一种大学物理光学实验装置。
背景技术
目前，光学实验中检测光的偏振状态的装置有偏振测试仪，可以通过测光的Stokes参量定量描述光的偏振状态。而大学物理光学实验中一般只需要定性描述光的偏振状态，测试装置一般都由检偏器及四分之一波片构成，通过旋转镜片，观察待测入射光强度的变化，从而判断光的偏振状态。有手动方式旋转镜片的，也有通过计算机控制电机带动镜片旋转的，有直接通过人眼观察判断光强度变化的，也有通过传感器判断光强度变化的。但是目前的装置都存在费时费力、无法自动检测的问题，本发明将提出一种可以定性地自动检测出待测光的偏振状态的装置。
发明内容
为了克服目前大学物理光学实验中偏振光检测装置存在的费时费力、无法自动检测的不足，本发明提出一种光的偏振状态自动检测装置。该装置可以自动检测出待测光的偏振状态，并显示出来。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：在一个密闭、遮光性能良好的箱体内，在镜筒上依次设置检偏器、四分之一波片、检偏器及光强传感器，检偏器及四分之一波片分别安置在镜架内，镜片分别通过齿轮与步进电机相连，控制其旋转角度，位于光路前端的检偏器、四分之一波片的镜架分别通过齿轮与减速电机相连，可以控制其位置状态，进入或退出光路。微处理器从机、光强传感器、数码管及控制按键分别与微处理器主机相连接，步进电机及减速电机分别与微处理器从机相连接。在程序控制下，通过减速电机控制检偏器二及四分之一波片进入或退出光路，通过步进电机控制检偏器及四分之一波片的旋转角度，通过光强传感器检测光强度的变化，从而可以对入射光的偏振状态作出判断，并且通过数码管显示出来。
本发明的有益效果是，可以实现光偏振状态检测的完全自动化，并且能够将检测结果显示出来，从而可以使检测过程方便、省力。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的外观图。
图2、3是本发明的剖视图。
图4是本发明的电路原理图。
图中1.活动镜头盖，2.镜筒，3.检偏器PII，4.PII镜架，5.检偏器PI，6.PI镜架，7.光强传感器，8.隔光板，9.四分之一波片PIII，10.PIII镜架，11.电源开关，12.传动齿轮，13.电源指示灯，14.复位键，15.测试键，16.检偏器PI角度控制步进电机，17.数码管，18.控制电路，19.检偏器PII角度控制步进电机，20.四分之一波片PIII角度控制步进电机，21.PII镜架位置控制减速电机，22.PIII镜架位置控制减速电机。
具体实施方式
在图2、图3中，镜筒上依次设置检偏器PII3、四分之一波片PIII9、检偏器PI5及光强传感器7，检偏器PI5安置在镜架6内，检偏器PII3安置在镜架4内，四分之一波片PIII9安置在镜架10内，检偏器PII3通过齿轮与步进电机19相连，检偏器PI5通过齿轮与步进电机16相连，四分之一波片PIII9通过齿轮与步进电机20相连，控制其旋转角度，检偏器PII镜架4通过齿轮与减速电机21相连，四分之一波片PIII镜架10通过齿轮与减速电机22相连，控制其位置状态，进入或退出光路。在图4中，微处理器从机、光强传感器、数码管及控制按键分别与微处理器主机相连接，步进电机16、19、20及减速电机21、22分别与微处理器从机相连接。
待测光进入仪器后，在程序控制下
一、在位置状态控制减速电机21、22作用下，检偏器PII3、四分之一波片PIII9退出光路。在步进电机16控制下检偏器PI5旋转，同时光强传感器7检测入射光经过检偏器PI5以后的光强度，数值在数码管上显示出来。如有消光状态即光强为零的状态出现，说明入射光为线偏振光，数码管显示数字1。
二、如果步骤一中没有消光状态出现，再旋转检偏器PI5，光强传感器7检测光强是否有变化。如光强没有变化，则说明入射光为自然光或圆偏振光。接下来在减速电机22控制下，四分之一波片PIII9进入光路。然后在步进电机16控制下检偏器PI5旋转，光强传感器7检测光强。如果有消光状态出现，则说明入射光为圆偏振光，数码管显示数字2。如果没有消光状态出现，则说明入射光为自然光，数码管显示数字3。
三、如果步骤二中光强传感器7检测光强有变化，则说明入射光为部分偏振光或椭圆偏振光。则在步进电机16控制下检偏器PI5旋转，光强传感器7检测光强，达到光强最大的位置。接下来在电机21控制下，检偏器PII3进入光路。然后在步进电机19控制下检偏器PII3旋转，光强传感器7检测光强，仍达到光强最大的位置。接下来在步进电机16控制下检偏器PI5旋转，光强传感器7检测光强，达到消光状态。然后在减速电机22控制下，四分之一波片PIII9进入光路，然后在步进电机20控制下四分之一波片PIII9旋转，光强传感器7检测光强，再次达到消光状态。接下来在减速电机21控制下，检偏器PII3退出光路。然后在步进电机16控制下检偏器PI5旋转，光强传感器7检测光强。如果有消光状态出现，则说明则说明入射光为椭圆偏振光，数码管显示数字4。如果没有消光状态出现，则说明入射光为部分偏振光，数码管显示数字5。

Claims (3)

1.一种光的偏振状态自动检测装置，在一个密闭、遮光性能良好的箱体内，在镜筒上依次设置检偏器、四分之一波片、检偏器及光强传感器，其特征是：检偏器及四分之一波片的镜片通过齿轮与步进电机相连，光路前端的检偏器、四分之一波片的镜架通过齿轮与减速电机相连。
2.根据权利要求1所述的光的偏振状态自动检测装置，其特征是：微处理器从机、光强传感器、数码管及控制按键分别与微处理器主机相连接，步进电机及减速电机分别与微处理器从机相连接。
3.根据权利要求1所述的光的偏振状态自动检测装置，其特征是：在程序控制下，减速电机控制检偏器二及四分之一波片进入或退出光路，步进电机控制检偏器及四分之一波片的旋转角度，光强传感器检测光强度的变化，自动对入射光的偏振状态作出判断并显示出来。
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