CN114018549A - 一种偏振相关损耗辅助测量装置和测量系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及介质面偏振相关损耗测量领域，尤其涉及一种偏振相关损耗辅助测量装置和测量系统，所述偏振相关损耗辅助测量装置用于与光源、功率计配合测量待测样品的偏振相关损耗；其包括入光准直器、偏振片、第一接收准直器、旋转检偏器；所述入光准直器和第一接收准直器的尾纤均为保偏光纤；所述入光准直器尾纤的猫眼方向与第一接收准直器尾纤的猫眼方向成0°、45°或90°设置；其中，光源发出的光束经入光准直器和偏振片后转化为线偏振光；线偏振光经待测样品反射或透射后，穿过第一接收准直器到达旋转检偏器进行线偏振光光强的调节，最后到达功率计进行测量，即可测量待测样品的偏振相关损耗；具有组成简单，测量方式便捷，测量成本低等特点。
Description
技术领域
本发明涉及介质面偏振相关损耗测量领域，尤其涉及一种偏振相关损耗辅助测量装置和测量系统。
背景技术
随着高功率激光应用越发广泛，对于高功率激光的波长和偏振上的传输、调制愈发要求高，尤其对于介质镀膜面的波长相关损耗(WDL)和偏振相关损耗(PDL)的检测日益重要。
现有介质镀膜面的偏振相关损耗(PDL)测量时，需要用到高精度的偏振控制器进行偏振态扫描式的测量膜片的PDL；搭建的系统昂贵，且测量难度大。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种偏振相关损耗辅助测量装置和测量系统，以解决现有的偏振相关损耗测试方法的测试成本高、测量难度大的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种偏振相关损耗辅助测量装置，用于与光源、功率计配合测量待测样品的偏振相关损耗；其包括入光准直器、偏振片、第一接收准直器、旋转检偏器；所述入光准直器和第一接收准直器的尾纤均为保偏光纤；所述入光准直器尾纤的猫眼方向与第一接收准直器尾纤的猫眼方向成0°、45°或90°设置；其中，光源发出的光束经入光准直器和偏振片后转化为线偏振光；线偏振光经待测样品反射或透射后，穿过第一接收准直器到达旋转检偏器进行线偏振光光强的调节，最后到达功率计进行测量。
本发明的更进一步优选方案是：所述入光准直器和偏振片通过陶瓷环连接。
本发明的更进一步优选方案是：所述偏振相关损耗辅助测量装置还包括设置在旋转检偏器、功率计之间的扩束镜。
本发明的更进一步优选方案是：所述偏振相关损耗辅助测量装置还包括设置在第一接收准直器、旋转检偏器之间的第二接收准直器。
本发明的更进一步优选方案是：所述偏振相关损耗辅助测量装置还包括用于调整入光准直器、待测样品、第一接收准直器之间相对位置的对位工装。
本发明的更进一步优选方案是：所述对位工装包括底座外圈、转动设置在底座外圈内侧的底座内圈，转动设置在底座内圈内侧的底座内圆，设置在底座内圈圆心处用于放置固定待测样品的样品支架，以及分别固定在底座外圈、底座内圈上的第一准直器支架和第二准直器支架；所述第一准直器支架和第二准直器支架上部均设置有槽口正对样品支架的准直器放置槽。
本发明的更进一步优选方案是：所述入光准直器的透镜为长焦透镜，所述第一接收准直器的透镜为长焦透镜；所述长焦透镜包括8°平光面。
本发明还提供一种测量系统，包括如以上任一项所述偏振相关损耗辅助测量装置，和功率计。
本发明的更进一步优选方案是：所述测量系统还包括光源。
本发明的更进一步优选方案是：所述光源为单点光源，所述单点光源的波长对应待测样品的膜片波长范围。
本发明的有益效果在于，通过设置偏振片可用于将入射光束转化为高偏振特性的线偏振光，然后线偏振光经待测样品反射或透射后，经旋转检偏器对线偏振光的光强进行调节，最后由功率计对完成光强调节的线偏振光进行探测；本偏振相关损耗辅助测量装置具有结构简单，生产成本低的特点；其中，入光准直器和第一接收准直器的尾纤均为保偏光纤，且所述入光准直器尾纤的猫眼方向与第一接收准直器的尾纤的猫眼方向成0°、45°或90°设置，可以保证线偏振光偏振态的稳定性，保证检测的正常进行。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明的测量系统的组成示意(省略光源)；
图2是本发明的反射测量方法的示意图；
图3是本发明的第二接收准直器的安装示意；
图4是本发明的对位工装的使用示意图；
图5是本发明的对位工装的结构示意图(包含待测样品)。
具体实施方式
本发明提供一种偏振相关损耗辅助测量装置和测量系统，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明较佳实施例的偏振相关损耗辅助测量装置，用于与光源(图中未示出)、功率计b配合测量待测样品3的偏振相关损耗，一并参见图1至图5，其包括入光准直器1、偏振片2、第一接收准直器4、旋转检偏器5；所述入光准直器1和第一接收准直器4的尾纤均为保偏光纤；所述入光准直器1尾纤的猫眼方向与第一接收准直器4的尾纤的猫眼方向成0°、45°或90°设置；其中，光源发出的光束经入光准直器1和偏振片2后转化为线偏振光；线偏振光经待测样品3反射或透射后，穿过第一接收准直器4到达旋转检偏器5进行线偏振光光强的调节，最后到达功率计b进行测量。
其中，可根据待测样品3的测量要求，对待测样品3上膜片的透射PDL和反射PDL进行测量；其中透射和反射测量方式相同，只需要测量时旋转调节待测样品3的角度，使入光准直器1的入射光与待测样品3的膜面法线方向成测试需要的入射角；再对应的将第一接收准直器4调整至最佳的耦合位置(入射光经膜片透射或反射后的出光光线的位置)即可。
其中，入光准直器1和第一接收准直器4的尾纤均为保偏光纤，且所述入光准直器尾纤1的猫眼方向与第一接收准直器4的尾纤的猫眼方向成0°、45°或90°设置，可以保证线偏振光偏振态的稳定性，保证检测的正常进行。
通过设置偏振片2可用于将普通光束转化为高偏振特性的线偏振光，然后线偏振光经待测样品3反射或透射后，由旋转检偏器5进行线偏振光光强的调节，最后传送至功率计b进行相关损耗量的测量；本偏振相关损耗辅助测量装置具有结构简单，生产成本低的特点。
本实施例中，PDL的测量采用间接测量法和直接测量法；
其中，当入光准直器尾纤1的猫眼方向与第一接收准直器4的尾纤的猫眼方向成0°或90°设置时，采用间接测量方法；
采用间接测量方法时，所述第一接收准直器4的保偏光纤长度不能满足慢、快轴光程差nλ；其中，n为自然数；λ为测试波长。测试时，高偏振特性输入光对耦输出同样是高偏振特性的输出光，先插入待测试样品，输入光的P光与S光受到膜片的调制，导致经过膜面后的比例不一致导致入光偏振方向与入射偏振方向存在角度θ差异，从而导致接收光PER(偏振消光比)的降低；
角度θ差异导致的PER变化有：
PER≤-10*log(tan2(θ))；
插入样品后测量不同入射角度下样品的PDL取最大，即为该样品的PDL；
间接测量方法所述具体步骤的：
1)接入对应待测样品3膜片波长范围的单点光源；
2)经过入光准直器1和偏振片2出射高偏振消光比，透镜与第一接收准直器4完成耦合，测量无样品时系统的PER0；
3)插入待测样品测量次数输出的PERfinal，则有膜片
PDL＝PERfinal-PER0；
测量不同入射角度下样品的PDL取最大，即为该样品的PDL。
其中，当入光准直器尾纤1的猫眼方向与第一接收准直器4的尾纤的猫眼方向成45°设置时，采用直接测量方法；
其中，第一接收准直器4的保偏光纤长度满足慢、快轴光程差nλ+λ4(测试波长λ),即未加待测样品时的PER(偏振消光比)为0，满足圆偏光要求；
插入待测试样品其P光与S光受到待测样品3膜片的调制，导致经过膜面后的比例不一致，破坏圆偏光的偏振状态，出现PER不为零；即出现椭偏光，则有不同角度下的PDL＝PER，测量不同入射角度下样品的PDL取最大，即为该样品的PDL。
进一步的，请参照图1、图2，所述入光准直器1和偏振片2通过陶瓷环21连接。通过增加陶瓷环21连接入光准直器1和偏振片2，可以有效的提高入光准直器1和偏振片2的连接强度，保证测量的稳定性。
进一步的，请参照图1，所述偏振相关损耗辅助测量装置还包括设置在旋转检偏器5、功率计b之间的扩束镜6。通过增加扩束镜6可改变光束的直径以及改善光束的发散角，有效的提高探测面的能量均衡性，继而有效的提高测量的精度。
进一步的，请参照图3，所述偏振相关损耗辅助测量装置还包括设置在第一接收准直器4、旋转检偏器5之间的第二接收准直器41。通过增加第二接收准直器41，可以配合第一接收准直器4对偏振光进行双准直，更进一步的提高测试的稳定性。
进一步的，请参照图4、图5，所述偏振相关损耗辅助测量装置还包括用于调整入光准直器1、待测样品3、第一接收准直器4之间相对位置的对位工装7。其中，通过增加对位工装7，可用于调整入光准直器1、待测样品3、第一接收准直器4之间的相对位置，即可根据测量方法通过对位工装7实时调整入光准直器1、待测样品3、第一接收准直器4之间相对位置，即可根据透射测量、反射测量、直接测量或间接测量调整入光准直器1、待测样品3、第一接收准直器4之间相对位置，保证测量的正常进行，提高测试的效率，继而提高用户使用体验。
进一步的，请参照图4、图5，所述对位工装7包括底座外圈71、转动设置在底座外圈71内侧的底座内圈72，转动设置在底座内圈72内侧的底座内圆73，设置在底座内圈73圆心处用于放置固定待测样品3的样品支架74，以及分别固定在底座外圈71、底座内圈72上的第一准直器支架75和第二准直器支架76；所述第一准直器支架75和第二准直器支架76上部均设置有槽口正对样品支架74的准直器放置槽751。
其中，用户可根据实际测试要求将入光准直器1安装在第一准直器支架75或第二准直器支架76中的一个上，将第一接收准直器4安装在第一准直器支架75或第二准直器支架76中的另一个上。
具体使用时，可根据透射测量或反射测量转动底座内圈73，调整第一接收准直器4、入光准直器1之间的相对位置；其中，可通过转动底座内圈，调整待测样品3的倾斜角度(入射角度)；其中，可在准直器放置槽751中转动第一接收准直器4从而调整第一接收准直器4尾纤的猫眼方向。本实施的对位工装7具有结构简单，调试方便，生产成本低的特点；在另外的实施例中，所述对位工装7可由三个6轴机械手构成，通过三个6轴机械手同样可调整入光准直器1、待测样品3、第一接收准直器4之间相对位置，调节精度高，不足点是成本较高。
进一步的，请参照图4、图5，所述准直器放置槽751为V型长条槽，在保证朝向准确的同时，可适用于不同直径尺寸的准直器，提高对位工装7的通用性。
更进一步的，所述准直器放置槽751一侧还设置有用于压紧固定入光准直器1、第一接收准直器的锁紧件组件(图中未示出)，所述锁紧件组件包括压块、螺杆；通过压块、螺杆的配合可将入光准直器1或第一接收准直器压紧固定在准直器放置槽751内，保证测量时的稳定性。
进一步的，请参照图1、图2，所述入光准直器1的透镜为长焦透镜，所述第一接收准直器4的透镜为长焦透镜；所述长焦透镜包括8°平光面。其中，通过将入光准直器1的透镜和第一接收准直器的透镜均设置为长焦透镜，可以且能够实现入光准直器1、第一接收准直器4在水平面的一致对准，保证其操作空间。其中，所述长焦透镜包括8°平光面，将系统回损干扰减低至50dB。
本发明实施还提供一种测量系统，包括如以上任一项所述偏振相关损耗辅助测量装置，和功率计b、光源。
其中，通过光源可用于发光，所述偏振相关损耗辅助测量装置可将光源发出的光转换为线偏振光，在经待测样品透射或反射后，将线偏振光传送至旋转检偏器进行线偏振光光强的调节，最后再到达功率计进行PDL的测量，方便快捷，具有结构简单，生产成本低等特点。
进一步的，所述光源为单点光源，且单点光源的波长对应待测样品3膜片波长范围，可以避免波段光源对PDL影响。
应当理解的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，对本领域技术人员来说，可以对上述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而所有这些修改和替换，都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种偏振相关损耗辅助测量装置，用于与光源、功率计配合测量待测样品的偏振相关损耗，其特征在于，包括入光准直器、偏振片、第一接收准直器、旋转检偏器；所述入光准直器和第一接收准直器的尾纤均为保偏光纤；所述入光准直器尾纤的猫眼方向与第一接收准直器的尾纤的猫眼方向成0°、45°或90°设置；其中，光源发出的光束经入光准直器和偏振片后转化为线偏振光；线偏振光经待测样品反射或透射后，穿过第一接收准直器到达旋转检偏器进行线偏振光光强的调节，最后到达功率计进行测量。
2.根据权利要求1所述的偏振相关损耗辅助测量装置，其特征在于，所述入光准直器和偏振片通过陶瓷环连接。
3.根据权利要求1所述的偏振相关损耗辅助测量装置，其特征在于，所述偏振相关损耗辅助测量装置还包括设置在旋转检偏器、功率计之间的扩束镜。
4.根据权利要求1所述的偏振相关损耗辅助测量装置，其特征在于，所述偏振相关损耗辅助测量装置还包括设置在第一接收准直器、旋转检偏器之间的第二接收准直器。
5.根据权利要求1所述的偏振相关损耗辅助测量装置，其特征在于，所述偏振相关损耗辅助测量装置还包括用于调整入光准直器、待测样品、第一接收准直器之间相对位置的对位工装。
6.根据权利要求5所述的偏振相关损耗辅助测量装置，其特征在于，所述对位工装包括底座外圈、转动设置在底座外圈内侧的底座内圈，转动设置在底座内圈内侧的底座内圆，设置在底座内圈圆心处用于放置固定待测样品的样品支架，以及分别固定在底座外圈、底座内圈的第一准直器支架和第二准直器支架；所述第一准直器支架和第二准直器支架上部均设置有槽口正对样品支架的准直器放置槽。
7.根据权利要求6所述的偏振相关损耗辅助测量装置，其特征在于，所述入光准直器的透镜为长焦透镜，所述第一接收准直器的透镜为长焦透镜；所述长焦透镜包括8°平光面。
8.一种测量系统，其特征在于，包括如权利要求1-7任一所述偏振相关损耗辅助测量装置，和功率计。
9.根据权利要求8所述的测量系统，其特征在于，所述测量系统还包括光源。
10.根据权利要求9所述的测量系统，其特征在于，所述光源为单点光源，所述单点光源的波长对应待测样品的膜片波长范围。
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