CN105785580A - 一种偏振方向可控光强不变的线偏振光产生装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种偏振方向可控光强不变的线偏振光产生装置。该装置包括转台、光筒、光源、准直透镜组、滤光片组合和起偏器。各部件按光路顺序装入光筒，光筒安装在转台上；光源为白光光源；准直透镜组为消色差透镜组；滤光片组合为多种带通滤光片和截至滤光片的组合；起偏器为格兰‑汤普森棱镜或格兰‑泰勒棱镜。光源发出光，经由准直透镜组进行准直，然后通过滤光片调制成所需光谱的光，再由起偏器起偏成线偏振光，然后使用转台进行整体的转动，可以获得偏振方向可控而光强不变的线偏振光。该装置结构简单、体积小巧、可推广应用于各种零部件、组合件或光学系统的线偏振灵敏度的测试实验上。

Description

一种偏振方向可控光强不变的线偏振光产生装置
技术领域
本发明涉及偏振光谱技术，具体涉及一种偏振方向可控光强不变的线偏振光产生装置。
背景技术
在对偏振特性控制有要求的各类光学和光电子元件、组合件以及系统中，偏振灵敏度是一个很重要的特性，用于描述出射光强或输出信号对入射光的偏振态的敏感程度。实际应用中，我们常采用线偏振灵敏度(LPS)来进行表征，其定义为：当一束完全线偏振光入射到一个光学元件或系统中时，在入射线偏振光的偏振方向旋转180度的过程中，设出射光强度的最大值和最小值分别为Imax和Imin，则线偏振灵敏度的数学表达式为：LPS＝(Imax-Imin)/(Imax+Imin)。
为获取不同偏振方向的线偏振光，常用旋转起偏器的方式，然而由于光源发出的光往往是部分偏振光，在旋转起偏器的过程中，起偏器出射光强不是恒定不变的。当入射到待测件，很难界定待测件出射光强的变化是由于入射光强变化引起还是偏振角度变化引起的。解决这个困难，传统的处理方式是先将光源的光进行退偏处理，使之成为自然光或伪自然光，在各个偏振方向上的光强均匀分布，然后经由起偏器起偏获得光强不随偏振方向变化的线偏振光。这样，对于起偏器转动过程中检测到的光强变化就可以用于计算线偏振灵敏度。然而退偏器往往退偏效果不够理想，很难获得完美的零偏振度的光，不同偏振方向的光强仍然有1％左右的波动。另外，对于采用双折射率晶体退偏器的测量方案，还存在光束分离的问题，不适用于远程测量光路。
发明内容
本发明提出了一种偏振方向可控光强不变的线偏振光产生装置，在实现偏振方向任意可控的同时保证光强绝对恒定不变。
本发明提出的一种偏振方向可控光强不变的线偏振光产生装置，其特征在于包括：转台1、光筒2、光源3、准直透镜组4、滤光片组合5和起偏器6。按光路顺序，依次将光源3、准直透镜组4、滤光片组合5和起偏器6安装在光筒2内部，然后将光筒2安装在转台1上。光源3发出光，经由准直透镜组4进行准直，然后通过滤光片组合5调制成所需光谱的光，再由起偏器6起偏成线偏振光，然后使用转台1转动光筒，可以获得偏振方向可控而光强不变的线偏振光。
所述光筒2内表面涂覆吸光材料、吸收杂散光.
所述光源3为白光，可为卤钨灯或小型红外光源。
所述准直透镜组4为消色差透镜组，并经由光阑控制杂散光。
所述滤光片组合5为带通滤光片和截至滤光片组合，根据波段需求更换.
所述起偏器6为格兰-汤普森棱镜或格兰-泰勒棱镜。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1)不需进行退偏处理，没有退偏不完全导致的光强波动；
2)结构简单，体积小巧，能嵌入到各种测量系统中；
3)不存在测量光束分离现象，可用于远程光路测量。
附图说明
图1为偏振方向可控光强不变的线偏振光产生装置结构示意图，图中1为转台，2为光筒、3为光源、4为准直透镜组、5为滤光片组合、6为起偏器。
具体实施方式
下面根据实例，来说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，装置包括转台1、光筒2、光源3、准直透镜组4、滤光片组合5和起偏器6。转台1采用中空手动转台，台面直径为100mm。光筒2采用铝合金加工，进行轻量化处理和内部电镀发黑处理，安装在转台轴线上。光源3采用欧司朗12v75w卤素灯，安装在光筒2内，电线连接到对应稳流电源，光源短时间不稳定性小于0.1％，信噪比大于1000:1。准直透镜组4为熔石英与氟化钙透镜组成的消色差透镜组，消色差范围400-900nm，透镜组对光束先形成一次成像，用光阑限光，再进行发散光准直，准直光的束径为1-10mm可调。滤光片组合5采用中心波长520nm带宽20nm的带通滤光片加上相应的次峰截止滤光片，使350-1150nm范围内只有带通波段的光能透射。起偏器6采用方解石制作的格兰-泰勒棱镜。
装置的应用只需将该装置安装在测量平台上。对空气偏振灵敏度的测量可用于本装置的验证和校准，方法如下：将装置固定在光学平台上，在出射光束照亮处安装硅探测器，使光束垂直并完全照射到探测面元上。转动转台1使光筒2进行360°的转动，由于起偏器6也转动了360°，因而可以获得各个方向的线偏振光。由于光源3与准直透镜组4、滤光片组合5、起偏器6的相对位置关系不变，出射光束具有恒定不变的光强值，反映到探测信号上，得到了相同的探测电压值，从而验证了装置的可行性。针对其他元件或系统的线偏振灵敏度测量，只需在本发明装置与探测器之间加入待测件即可进行测量。

Claims (6)

1.一种偏振方向可控光强不变的线偏振光产生装置，包括转台(1)、光筒(2)、光源(3)、准直透镜组(4)、滤光片组合(5)和起偏器(6),其特征在于：
按先后顺序，依次将光源(3)、准直透镜组(4)、滤光片组合(5)和起偏器(6)安装在光筒(2)内部，然后将光筒(2)安装在转台(1)上；光源(3)发出光，经由准直透镜组(4)进行准直，然后通过滤光片组合(5)调制成所需光谱的光，再由起偏器(6)起偏成线偏振光，然后使用转台(1)转动光筒，可以获得偏振方向可控而光强不变的线偏振光。
2.根据权利要求1所述的偏振方向可控光强不变的线偏振光产生装置，其特征在于，所述的光筒(2)内表面涂覆吸光材料、吸收杂散光。
3.根据权利要求1所述的偏振方向可控光强不变的线偏振光产生装置，其特征在于，所述的该光源(3)为卤钨灯或小型红外光源。
4.根据权利要求1所述的偏振方向可控光强不变的线偏振光产生装置，其特征在于，所述的准直透镜组(4)为消色差透镜组，并经由光阑控制杂散光。
5.根据权利要求1所述的偏振方向可控光强不变的线偏振光产生装置，其特征在于，所述的滤光片组合(5)为带通滤光片和截至滤光片组合，根据波段需求更换。
6.根据权利要求1所述的偏振方向可控光强不变的线偏振光产生装置，其特征在于，所述的起偏器(6)为格兰-汤普森棱镜或格兰-泰勒棱镜。
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