CN104634453B - 一种检测线偏振入射光偏振角的方法 - Google Patents
一种检测线偏振入射光偏振角的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104634453B CN104634453B CN201510057935.8A CN201510057935A CN104634453B CN 104634453 B CN104634453 B CN 104634453B CN 201510057935 A CN201510057935 A CN 201510057935A CN 104634453 B CN104634453 B CN 104634453B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- polarization
- angle
- mode resonance
- incident light
- guide mode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Polarising Elements (AREA)
Abstract
本发明涉及一种检测线偏振入射光偏振角的方法，利用导模共振效应滤波器的反射光谱特性检测线偏振入射光源的偏振角，可以通过制作不同结构参数的滤波器进行替换来满足不同的入射波长，从而可以实现对各个波长的入射线偏振光的偏振角检测。本发明不需要检偏器和四分之一波片，所用滤波器结构简单，制作工艺也较为容易，可以通过滤波器不同结构参数的调整得到的光谱来满足不同的入射波长，从而实现对各个波长的入射线偏振光的偏振角检测。
Description
技术领域
本发明涉及一种偏振角的检测技术，特别涉及一种检测线偏振入射光偏振角的方法。
背景技术
偏振光在科学技术及工业领域中有着广泛的应用，偏振角的检测技术也随着偏振光应用的发展而发展。本发明涉及到的方法是利用导模共振滤波器的光学性质来检测偏振角，具有精度高、可集成的优点。专利（申请号：201310122349.8）提出了一种光的偏振状态自动检测装置：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。本发明不需要检偏器和四分之一波片，提出基于导模共振效应滤波器的反射光谱特性检测线偏振入射光源的偏振角的方法。
导模共振效应是1902 年Wood 发现的一种反常光学现象，指衍射波与光栅结构所支持的泄漏模之间发生耦合而引起的衍射谱的突变现象。具体现象为：当入射光波长满足导模共振滤波器的共振条件时，会出现强烈的反射现象，反射率接近于1。而当结构参数（如光栅周期，光栅厚度，波导层厚度等）和外界条件（如入射角，入射波长，环境折射率等）发生变化时，导模共振滤波器具有突然快速变化其光学性质的特性，表现为峰值的移动、分裂及消失。其中，光矢量与入射面之间的夹角称为振动的偏振角，而峰值波长处的反射率会随着偏振角的变化而变化，两者之间存在着一定的函数关系。
发明内容
本发明是针对偏振角的检测技术问题，提出了一种检测线偏振入射光偏振角的方法，利用导模共振效应滤波器的反射光谱特性检测线偏振入射光源的偏振角，可以通过制作不同结构参数的滤波器进行替换来满足不同的入射波长，从而可以实现对各个波长的的入射线偏振光的偏振角检测。
本发明的技术方案为：一种检测线偏振入射光偏振角的方法，具体包括如下步骤：
1）根据所需测试光源波长范围设计导摸共振滤波器，使得导模共振滤波器在光源的波长范围内有两个共振峰位置；
2）使用光纤及准直器把待测线偏振入射光调整为平行出射光；
3）将制作完成的导模共振滤波器放入光路中，将步骤2）调整后出射光垂直入射步骤1）的导摸共振滤波器的上层，在导摸共振滤波器下方使用耦合器及光谱分析仪接收透射光，光谱分析仪通过数据处理得到光源波长范围内完整的反射谱，从而得出两个共振峰位置的波长及其对应的反射率；
4）将步骤1）导摸共振滤波器参数输入GSolver软件，设定不同的偏振角，计算不同偏振角所对应的两处峰值波长处的反射率，拟合出偏振角与反射率之间的函数关系曲线图，将步骤3）得到的两处峰值位置处的反射率对应到拟合的曲线图中，读取到的横坐标即是该光源的偏振角。
所述导模共振滤波器从上至下依次为一维矩形光栅层、波导层和基底，通过调节光栅周期粗调，再通过光栅槽深和波导层厚度进行微调，使得导模共振滤波器在光源的波长范围内有两个共振峰位置。
本发明的有益效果在于：本发明检测线偏振入射光偏振角的方法，本发明不需要检偏器和四分之一波片，提出基于导模共振效应滤波器的反射光谱特性检测线偏振入射光源的偏振角的方法。所用滤波器结构简单，制作工艺也较为容易，可以通过滤波器不同结构参数的调整得到的光谱来满足不同的入射波长，从而实现对各个波长的的入射线偏振光的偏振角检测。
附图说明
图1为本发明导模共振滤波器结构示意图；
图2为本发明反射率与偏振角之间的函数关系示意图。
具体实施方式
针对待测光源波长范围600～690nm，所设计的导模共振滤波器的两个共振峰位置也必须在光源的波长范围内，通过观察两个峰值来得出待测光源的偏振角，故本发明所设计的滤波器的结构如图1所示，导模共振滤波器从上至下依次为一维矩形光栅层、波导层和基底，波导层和基底大小相等，所选用的材料和参数都具有灵活性，可以根据现有的工艺条件而定，在能够产生两个导模共振峰的前提下，共振峰的位置主要通过光栅周期来调节，通过光栅槽深和波导层厚度也能进行微调。具体参数是以BK7作为基底，厚度3mm，波导层材料为氧化铪，折射率为1.98，厚度256nm，光栅层以光刻胶作为材料，折射率为1.63，周期360nm，槽深134nm，填充系数0.5。对上述结构参数的滤波器通过GSolver软件进行计算，得到的不同偏振角所对应的两处峰值波长处的反射率如下表所示：
| 偏振角（度） | 632.8nm处反射率 | 653.8nm处反射率 |
| 0 | 05．715% | 99．561% |
| 15 | 12．022% | 93．217% |
| 30 | 29．254% | 75．885% |
| 45 | 52．793% | 52．209% |
| 60 | 76．333% | 28．533% |
| 75 | 93．565% | 11．201% |
| 90 | 99．872% | 04．857% |
经过拟合后的偏振角与反射率之间的函数关系如图2所示。
检测入射光偏振角的步骤：
1）、把制作完成的导模共振滤波器固定在光路中，并且槽型方向已知。
2）、使用光纤及准直器把待测线偏振入射光调整为平行出射光。
3）、光从光栅层上方垂直入射经滤波器后，在基底层下方使用耦合器及光谱分析仪接收透射光，光谱分析直接接收到的是透射光，可以通过透射光处理得到反射率。光谱分析仪通过数据处理得到600～690nm范围内完整的反射谱，从而得出两个峰值波长632.8nm与653.8nm处的反射率。
4）、通过GSolver软件计算所制作的滤波器参数得到不同偏振角所对应波长632.8nm与653.8nm处的反射率，拟合成图2中的函数关系曲线。把光谱分析仪得出的反射率对应到曲线中，通过观察横坐标，即可得到入射光相应的偏振角。
本实施方式中，所设计的导模共振滤波器是适用于波段在600～690nm之间的入射光源的偏振角检测，针对其它波段的入射光可以设计并制作相应的滤波器，在计算后也可以得到相应的函数关系，从而可以在检测到反射光谱并得出偏振角。
本发明中的各参数并不固定于本实施例中所提供的数值，在实际应用中，本发明中的各参数均可改变，但仍然可以使用本发明的方法通过调节滤波器的设计参数来检测不同波段的入射光的偏振角。
Claims (2)
1.一种检测线偏振入射光偏振角的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
1）根据待测线偏振入射光波长范围设计导模共振滤波器，使得导模共振滤波器在待测线偏振入射光的波长范围内有两个共振峰位置；
2）使用光纤及准直器把待测线偏振入射光调整为平行出射光；
3）将制作完成的导模共振滤波器放入光路中，将步骤2）调整后出射光垂直入射步骤1）的导模共振滤波器的上层，在导模共振滤波器下方使用耦合器及光谱分析仪接收透射光，光谱分析仪通过数据处理得到待测线偏振入射光波长范围内完整的反射谱，从而得出两个共振峰位置的波长及其对应的反射率；
4）将步骤1）导模共振滤波器参数输入GSolver软件，设定不同的偏振角，计算不同偏振角所对应的两处峰值波长处的反射率，拟合出偏振角与反射率之间的函数关系曲线图，将步骤3）得到的两处峰值位置处的反射率对应到拟合的曲线图中，读取到的横坐标即是该待测线偏振入射光的偏振角。
2.根据权利要求1所述检测线偏振入射光偏振角的方法，其特征在于，所述导模共振滤波器从上至下依次为一维矩形光栅层、波导层和基底，通过调节光栅周期进行粗调，再通过调节光栅槽深和波导层厚度进行微调，使得导模共振滤波器在待测线偏振入射光的波长范围内有两个共振峰位置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510057935.8A CN104634453B (zh) | 2015-02-03 | 2015-02-03 | 一种检测线偏振入射光偏振角的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510057935.8A CN104634453B (zh) | 2015-02-03 | 2015-02-03 | 一种检测线偏振入射光偏振角的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104634453A CN104634453A (zh) | 2015-05-20 |
| CN104634453B true CN104634453B (zh) | 2016-08-17 |
Family
ID=53213456
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510057935.8A Expired - Fee Related CN104634453B (zh) | 2015-02-03 | 2015-02-03 | 一种检测线偏振入射光偏振角的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104634453B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105606219B (zh) * | 2016-02-17 | 2017-11-28 | 上海理工大学 | 带楔形波导层导模共振滤波片的微型光谱仪 |
| CN106772741B (zh) * | 2016-12-05 | 2019-07-23 | 江南大学 | 一种采用单一渐变材料光栅实现导模共振滤波的方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8111401B2 (en) * | 1999-11-05 | 2012-02-07 | Robert Magnusson | Guided-mode resonance sensors employing angular, spectral, modal, and polarization diversity for high-precision sensing in compact formats |
| US7070987B2 (en) * | 2000-10-30 | 2006-07-04 | Sru Biosystems, Inc. | Guided mode resonant filter biosensor using a linear grating surface structure |
| WO2005003862A1 (de) * | 2003-07-05 | 2005-01-13 | Carl Zeiss Smt Ag | Vorrichtung zur polarisationsspezifischen untersuchung eines optischen systems |
| US8040511B1 (en) * | 2008-01-29 | 2011-10-18 | Kla-Tencor Corporation | Azimuth angle measurement |
| CN102221328B (zh) * | 2011-06-08 | 2012-09-19 | 上海理工大学 | 一种基于导模共振结构设计的高分辨率角度测量方法 |
| CN104165864A (zh) * | 2014-09-04 | 2014-11-26 | 浙江清华长三角研究院 | 一种无标记导模共振布儒斯特传感器检测装置 |
-
2015
- 2015-02-03 CN CN201510057935.8A patent/CN104634453B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104634453A (zh) | 2015-05-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8582124B2 (en) | Optical characteristic measuring apparatus and optical characteristic measuring method | |
| EP2933599A1 (en) | Method and device for measuring displacement | |
| EP2472251B1 (en) | Apparatus for measuring transmissivity of patterned glass | |
| CN102288292B (zh) | 哈达玛变换光谱成像仪定标系统及方法 | |
| CN104634453B (zh) | 一种检测线偏振入射光偏振角的方法 | |
| CN107367488A (zh) | 一种共振峰可调的表面等离子体共振传感器基底 | |
| CN103424995A (zh) | 导模共振滤光片光刻胶层的优化方法 | |
| CN207300883U (zh) | 一种共振峰可调的表面等离子体共振传感器基底 | |
| CN116481444A (zh) | 一种基于透射光谱的塑料薄膜厚度测量系统及测量方法 | |
| CN101718621A (zh) | 声光可调谐滤波器参数定标系统 | |
| JP7382629B2 (ja) | 光学測定装置および波長校正方法 | |
| CN106338840B (zh) | 一种表面波场增强可调谐的全内反射光学激发装置 | |
| CN201622361U (zh) | 一种双通道光谱能量调谐滤光片 | |
| CN107478604B (zh) | 透明材料折射率的测量装置和测量方法 | |
| US9273997B2 (en) | Spectrometer, assembling method thereof, and assembling system | |
| DE102006023687B4 (de) | Versatzdetektor und Einrichtung zur Detektion eines Fixpunktes | |
| CN210036956U (zh) | 一种光纤光栅双边沿校正解调振动测量装置 | |
| CN110553730A (zh) | 光谱仪 | |
| CN109596532A (zh) | 一种光学基底材料光学常数的测试方法 | |
| US20160291633A1 (en) | Integrated computational element fabrication methods and systems | |
| CN104698667A (zh) | 一种基于Kretschmann结构的可调谐滤波器 | |
| CN102590139B (zh) | 高压下透明流体折射率测量装置 | |
| CN103674892A (zh) | 一种基于全内反射偏振位相差测量来监控薄膜生长的方法 | |
| CN103759831B (zh) | 基于弹光效应的光谱测量装置及光谱测量方法 | |
| US9140601B2 (en) | Position sensitive detection optimization |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Wang Qi Inventor after: Li Ye Inventor after: Zhang Dawei Inventor after: Wang Jianyu Inventor after: Huang Tian Inventor after: Huang Yuanshen Inventor after: Sun Haojie Inventor before: Wang Qi Inventor before: Li Ye Inventor before: Zhang Dawei Inventor before: Wang Jianyu Inventor before: Huang Tian Inventor before: Huang Yuanshen |
|
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20170317 Address after: 200093 Shanghai military road, Yangpu District, No. 516 Patentee after: University of Shanghai for Science and Technology Patentee after: Shanghai Publishing and Printing College Address before: 200093 Shanghai military road, Yangpu District, No. 516 Patentee before: University of Shanghai for Science and Technology |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160817 Termination date: 20190203 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |