CN115014533B - 光偏振态测试装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种光偏振态测试装置，包括第一光接收单元、第二光接收单元、探测组件、检测组件以及处理器；其中，第一光接收单元用于获取光源发出的第一光线；第二光接收单元用于获取第一光线经光学器件后出射的第二光线；探测组件用于将第一光线和第二光线中的至少一者分成四束光；检测组件用于获取所述第一光线分成的四束光的光强P1（P11，P12，P13，P14）和/或所述第二光线分成的四束光的光强P2（P21，P22，P23，P24）；处理器用于根据第一光线分成的四束光的光强P1确定第一光线的偏振态和偏振度，及根据第二光线分成的四束光的光强P2确定第二光线的偏振态和偏振度。本申请的方案可以实现对光偏振态的准确检测。

Description

光偏振态测试装置

技术领域

本申请涉及光偏振态测量技术领域，更具体地，本申请涉及一种光偏振态测试装置。

背景技术

光波导是AR光学模组中非常重要的光学元件之一，光波导的耦入和耦出器件是亚波长光栅结构，亚波长光栅结构的设计需要考虑光的偏振状态，且光栅结构是非圆对称的，因此对偏振是敏感的。所以需要对衍射光波导的光偏振态进行检测和分析。然而，针对光偏振态测量技术的研究，在相关技术中缺少专用的测试系统，导致光偏振态的测量较为复杂、测试精度也比较低。

发明内容

本申请的目的在于提供的一种光偏振态测试装置的新技术方案。

本申请实施例提供了一种光偏振态测试装置，所述光偏振态测试装置包括：

第一光接收单元，用于获取光源发出的第一光线；

第二光接收单元，用于获取所述第一光线经光学器件后出射的第二光线；

探测组件，用于将所述第一光线和所述第二光线中的至少一者分成四束光；

检测组件，用于获取所述第一光线分成的四束光的光强P1（P11，P12，P13，P14）和/或所述第二光线分成的四束光的光强P2（P21，P22，P23，P24）；以及

处理器，用于根据所述第一光线分成的四束光的光强P1确定所述第一光线的偏振态和偏振度，及根据所述第二光线分成的四束光的光强P2确定所述第二光线的偏振态和偏振度。

可选地，所述探测组件包括第二消偏振分光器、第三消偏振分光器和第四消偏振分光器；

所述第三消偏振分光器和所述第四消偏振分光器其中的一个位于所述第二消偏振分光器的反射光路上；

所述第三消偏振分光器和所述第四消偏振分光器其中的另一个位于所述第二消偏振分光器的透射光路上。

可选地，所述探测组件还包括第一起偏器、第二起偏器和第三起偏器；

所述第一起偏器位于所述第三消偏振分光器的透射光路上；

所述第二起偏器和所述第三起偏器其中的一个位于所述第四消偏振分光器的反射光路上；所述第二起偏器和所述第三起偏器其中的另一个位于所述第四消偏振分光器的透射光路上。

可选地，所述探测组件还包括相位延迟器，所述相位延迟器位于所述第三起偏器与所述第四消偏振分光器之间。

可选地，所述第一起偏器的透光轴与所述第二起偏器的透光轴的夹角为45°；

所述第一起偏器的透光轴与所述第三起偏器的透光轴平行。

可选地，所述第二消偏振分光器、所述第三消偏振分光器和所述第四消偏振分光器的分束比为1：1。

可选地，所述第一光接收单元包括第一消偏振分光器和第一可控光阑；

所述第一消偏振分光器的分束比为1：1；

所述第一可控光阑位于所述第一消偏振分光器的反射光路或者透射光路上。

可选地，所述第一光接收单元还包括光衰减器，所述光衰减器位于所述第一消偏振分光器与所述光源之间。

可选地，所述第二光接收单元包括第二可控光阑，所述第二可控光阑位于所述第二光线的传播光路上。

可选地，所述第二可控光阑的口径为0.2mm。

可选地，所述光偏振态测试装置还包括第一反馈单元和第二反馈单元，所述处理器分别与所述第一反馈单元和所述第二反馈单元连接；

其中，所述第一反馈单元与所述第一光接收单元连接，所述第二反馈单元与所述第二光接收单元连接；

所述处理器还用于根据所述第一反馈单元的反馈信号和所述第二反馈单元的反馈信号控制所述第一光接收单元和所述第二光接收单元分时复用所述探测组件；其中，所述反馈信号包括光信号。

可选地，所述处理器在同时获取到所述第一反馈单元的反馈信号和所述第二反馈单元的反馈信号时，控制将所述第一光接收单元和所述第二光接收单元其中的一个关闭。

可选地，所述检测组件包括第一传感器、第二传感器、第三传感器及第四传感器；

其中，所述第一传感器位于所述第三消偏振分光器的反射光路上；所述第二传感器位于所述第二起偏器的出射光路上，所述第三传感器位于所述第一起偏器的出射光路上，所述第四传感器位于所述第三起偏器的出射光路上。

可选地，所述光偏振态测试装置还包括第一调节装置和/或第二调节装置；

所述第一调节装置与所述第一光接收单元连接，所述第一调节装置用于调整所述第一光接收单元的位置，以使所述第一光接收单元能够获取所述第一光线；

所述第二调节装置与所述第二光接收单元连接，所述第二调节装置用于调整所述第二光接收单元的位置，以使所述第二光接收单元能够获取所述第二光线。

可选地，所述的光偏振态测试装置，其特征在于，所述光源为光机，所述光学器件为光波导，所述光波导包括耦入区和耦出区；

所述光机发出的所述第一光线分成两路：其中一路所述第一光线射入所述耦入区，并经所述耦出区出射成为所述第二光线；另一路所述第一光线射入所述第一光接收单元。

本申请实施例提供了一种光偏振态测试装置，其中构建了四路光形式的探测组件，可以实现实时检测入射光线和经光学器件射出的出射光线的偏振态和偏振角，具有测试速度快及测试精度高的特点；本申请实施例提供的光偏振态测试装置通过分别检测入射光线的偏振态和出射光线的偏振态可以得到光学器件对入射光线偏振态的影响结果。

通过以下参照附图对本申请的示例性实施例的详细描述，本申请的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本申请的实施例，并且连同其说明一起用于解释本申请的原理。

图1是本申请提供的一种光偏振态测试装置的结构示意图之一；

图2是邦加球和偏振投影的示意图；

图3是本申请提供的一种光偏振态测试装置的结构示意图之二；

图4是本申请提供的一种光偏振态测试装置的结构示意图之三。

附图标记说明：

10、第一光接收单元；11、第一消偏振分光器；12、第一可控光阑；13、光衰减器；20、第二光接收单元；21、第二可控光阑；30、探测组件；31、第二消偏振分光器；32、第三消偏振分光器；33、第四消偏振分光器；34、第一起偏器；35、第二起偏器；36、第三起偏器；37、相位延迟器；40、检测组件；41、第一传感器；42、第二传感器；43、第三传感器；44、第四传感器；50、处理器；

01、光源；02、光学器件；03、耦入区；04、耦出区。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本申请的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

下面结合附图1至图3，对本申请实施例提供的光偏振态测试装置进行地详细描述。

本申请实施例提供的光偏振态测试装置，其可用于对例如AR光学模组中光机发出的入射光线及衍射光波导耦出区出射的光线进行偏振态和偏振度的专门测量，整个测试装置具有检测速度快及检测精度高的特点。

本申请实施例提供了一种光偏振态测试装置，如图1所示，所述光偏振态测试装置包括：第一光接收单元10、第二光接收单元20、探测组件30、检测组件40以及处理器50；

其中，所述第一光接收单元10用于获取光源01发出的第一光线；所述第二光接收单元20用于获取所述第一光线经光学器件02后出射的第二光线；所述探测组件30用于将所述第一光线和所述第二光线中的至少一者分成四束光；所述检测组件40用于获取所述第一光线分成的四束光的光强P1（P11，P12，P13，P14）和/或所述第二光线分成的四束光的光强P2（P21，P22，P23，P24）；所述处理器50用于根据所述第一光线分成的四束光的光强P1确定所述第一光线的偏振态和偏振度，及根据所述第二光线分成的四束光的光强P2确定所述第二光线的偏振态和偏振度。

本申请实施例的光偏振态测试装置，如图1所示，其中构建了四路光形式的探测组件30，可以实现实时检测入射光线和经光学器件02射出的出射光线的偏振态和偏振角，测试装置具有测试速度快及测试精度高的特点，由此可以降低对光偏振态测试的难度。并且，本申请实施例的光偏振态测试装置通过分别检测入射光线的偏振态和对应该入射光线的出射光线的偏振态，可以得到光学器件对入射光线偏振态的影响。

以测试AR光学模组为例进行说明，光波导是AR光学模组中非常重要的光学器件之一，光波导上述的耦入器件和耦出器件是亚波长光栅结构，亚波长光栅结构的设计需要考虑光的偏振状态，且光栅结构是非圆对称的，因此对偏振是敏感的。所以很有必要对光波导的入射光线和经衍射后出射的光线的偏振态进行检测和分析。

本申请实施例的光偏振态测试装置，如图1所示，能够用于对光学模组中光机（该光机对应光源01）发出的入射光线及经衍射光波导（对应光学器件02）衍射并从耦出区耦出的出射光线的偏振态分别进行测试，还可以基于入射光线和出射光线的偏振态进行对比分析，由此可以得到衍射光波导对入射光线偏振态的影响。

在本申请的实施例中，如图1所示，第一光接收单元10可以接收光源01发射出的第一光线，其中，第一光线可以被分为两束光，其中一束第一光线入射至光学器件02，由光学器件02对其进行处理，而另一束第一光线则可以入射至探测组件30中，可以由探测组件30对第一光线进行偏振态的测试。探测组件30可以将入射进来的第一光线分为四束光，每一束光的光强均可经检测组件40检测后进行获取。检测组件40可以将获取第一光线的四束光的光强P₁（P11，P12，P13，P14）输入至处理器50。再经处理器50内置的算法进行处理之后，可以得到第一光线的斯托克斯矢量S₁=（S10，S11，S12，S13），进而就得到第一光线的偏振态和偏振度。

在本申请的实施例中，请继续如图1所示，第二光接收单元20用于获取所述第一光线经光学器件02后出射的第二光线。若光学器件02为衍射光波导，则第二光线为第一光线经衍射光波导衍射后耦出的出射光线。第二光接收单元20可以将接收的第二光线入射至探测组件30中，由探测组件30对第二光线的偏振态进行测试。此时，探测组件30可以将入射进来的第二光线也分成四束光，其中的每一束光的光强均可经检测组件40检测后进行获取。检测组件40可以将获取第二光线的四束光的光强P₂（P21，P22，P23，P24）输入至处理器50。经处理器50内置的算法进行处理之后，可以得到第二光线的斯托克斯矢量S₂=（S20，S21，S22，S23），进而就得到第二光线的偏振态和偏振度。

需要说明的是，其中的检测组件40例如可以包括检测光强的传感器。

本申请实施例的光偏振态测试装置，其中的处理器50在获得第一光线和第二光线的偏振态等信息之后，还可以对比分析光学器件02对光源01发出的第一光线的偏振态的影响。

此外，还需要说明的是，本申请实施例的光偏振态测试装置在进行测试的过程中，若测试的结果发现经过光学器件02出射的第二光线的偏振态发生了严重波动，则可以重复进行测量、重新分析，直至测试结果准确。因此，本申请实施例的光偏振态测试装置具有测试精度高的特点。

本申请实施例的光偏振态测试装置，可以实时测试光源01发射的入射光线和经光学器件02射出的出射光线的偏振态和偏振角，整个测试装置可以长时间稳定的运行，可以保证测试结果的准确性。本申请实施例的光偏振态测试装置使得对光的偏振态检测变得更加简单。

在本申请的一些示例中，如图1所示，所述探测组件30包括第二消偏振分光器31、第三消偏振分光器32和第四消偏振分光器33；所述第三消偏振分光器32和所述第四消偏振分光器33其中的一个位于所述第二消偏振分光器31的反射光路上；所述第三消偏振分光器32和所述第四消偏振分光器33其中的另一个位于所述第二消偏振分光器31的透射光路上。

在本申请的实施例中，探测组件30中可以包含三个消偏振分光器（或者称消偏分束器），基于这三个消偏振分光器可以将第一光接收单元10接收的第一光线分成四束光进行偏振态检测。同样地，这三个消偏振分光器也可以将第二光接收单元20接收的第二光线分成四束光进行偏振态检测。

其中，所述第二消偏振分光器31、所述第三消偏振分光器32和所述第四消偏振分光器33的分束比可以设置为1：1。

也就是说，将所述探测组件30中的三个消偏振分光器，即上述的第二消偏振分光器31、第三消偏振分光器32和第四消偏振分光器33均设置为可以对入射的光线进行等比分束，也即经分束后获得的各束光的光强是相同的，光程也是相同的，且不会改变光线的偏振状态。

具体地，第二消偏振分光器31可以将入射的光线（第一光线或者第二光线）分为两束等强光，这两束等强光分别沿着所述第二消偏振分光器31的反射光路、透射光路进行传播；之后这两束光再分别通过所述第三消偏振分光器32和所述第四消偏振分光器33分为四束等强光。

由于第二消偏振分光器31、第三消偏振分光器32和第四消偏振分光器33均可以对入射的光线进行等比分束，因此，在这三个消偏振分光器的反射光路和透射光路上传播的光线的光强均是相等的。这使得第三消偏振分光器32和第四消偏振分光器33相对于第二消偏振分光器31的设置位置可以更为灵活，可以简化了装置的结构设计。

以图1中示出的光路设计为例进行说明，例如，所述第三消偏振分光器32位于所述第二消偏振分光器31的透射光路上，所述第四消偏振分光器33位于所述第二消偏振分光器31的反射光路上。如此，可以将进入探测组件30内的第一光线或者第二光线经第二消偏振分光器31先分为等比的两束光，这两束光再经所述第三消偏振分光器32和所述第四消偏振分光器33分为等比的四束光。这样就构建了四路光形式的探测组件30。

在本申请的一些示例中，请继续如图1所示，所述探测组件30还包括第一起偏器34、第二起偏器35和第三起偏器36；其中，所述第一起偏器34位于所述第三消偏振分光器32的透射光路上；所述第二起偏器35和所述第三起偏器36其中的一个位于所述第四消偏振分光器33的反射光路上；所述第二起偏器35和所述第三起偏器36其中的另一个位于所述第四消偏振分光器33的透射光路上。

在本申请的一些示例中，请继续如图1所示，所述探测组件30还包括相位延迟器37所述相位延迟器37位于所述第三起偏器36与所述第四消偏振分光器33之间。

也就是说，本申请实施例的探测组件30中不仅包含上述的三个消偏振分光器，还包含有三个起偏器及一个相位延迟器37。其中的三个起偏器即为上述的第一起偏器34、第二起偏器35和第三起偏器36，所述相位延迟器37可以为四分之一波片。

如此，可以由三个消偏振分光器将第一光线或者第二光线等光强分为四路，三个起偏器和相位延迟器37在共同作用可用于对第一光线或者第二光线进行偏振度分析，从而获取光的偏振态相关信息/数据。

其中，所述第一起偏器34的透光轴与所述第二起偏器35的透光轴的夹角为45°；所述第一起偏器34的透光轴与所述第三起偏器36的透光轴平行。

起偏器的设置可以从光线中获取偏振光。

本申请的实施例中，通过在探测组件中引入起偏器和相位延迟器，对光束的光线进行调制并测量，最终可以获得斯托克斯矢量。

其中，相位延迟器37例如为四分之一波片。

当然，相位延迟器37也可以为其他相位延迟片。

在本申请一个具体的实施例中，探测组件30可以主要由三个消偏振分光器，三个起偏器以及一个1/4波片组成；其中的第二消偏振分光器31将第一光接收单元10或者第二光接收单元20射入的光线等光强分为两束光，这两束光再分别通过第三消偏振分光器32、第四消偏振分光器33分为四束等光强和等光程的光。这四束光可以分别通过不同的起偏器再由检测组件40通过信号线路进入处理器50中进行分析处理。处理器50可以根据四束光的光强P=（P1，P2，P3，P4），可以得到待测光的斯托克斯矢量S=（S0，S1，S2，S3），进而得到光的偏振态。

其中，处理器50在获取四束光的光强P=（P1，P2，P3，P4）之后，根据P矩阵，可以得到S矢量（斯托克斯矢量S），进一步分析光的偏振态分析，具体的分析方式如下：

通常，偏振态表示方法为斯托克斯矢量S=（S0，S1，S2，S3），其中S1，S2，S3为任意偏振态在邦加球的三个坐标轴上的投影，如下图2所示：

球面上的每一点代表互不相同的完全偏振态。赤道上不同的点代表不同振动方向的线偏振光，球面上赤道上半部分的点代表右旋椭圆偏振光，下半部分代表左旋椭圆偏振光，南、北极两点则分别代表左、右圆偏振光。

因此，只需要获取光的斯托克斯矢量，便可分析其偏振态和偏振度

。

根据上述分析式可以得到如下结论：

（1）若S1²=S2²=S3²=0或DOP=0，则为自然光。

（2）若0< S1²⁺ S2²⁺ S3²< S0²或0<DOP<1，则为部分偏振光。

（3）若 S1²⁺ S2²⁺ S3²⁼ S0²或DOP=1，则为完全偏振光，此时。

（4）若S3²=0，则为线偏光。

（5）若0<S3<|S0|，为左旋椭圆偏振光。

（6）若-|S0|<S3<0, 为右旋椭圆偏振光。

（7）若S3=|S0|，为左旋圆偏振光。

（8）若S3=-|S0|，为右旋圆偏振光。

在本申请的一些示例中，所述第一光接收单元10包括第一消偏振分光器11和第一可控光阑12；所述第一消偏振分光器11的分束比为1：1；所述第一可控光阑12位于所述第一消偏振分光器11的反射光路或者透射光路上。

在本申请的实施例中，第一光接收单元10包括第一消偏振分光器11，此处的第一消偏振分光器11主要是将光源01发射出的第一光线进行分束，形成两束等光强和等光程的光，其中的一束光射入探测组件30中对其进行偏振态的测量，另一束光可以进入光学器件02中，由于第一消偏振分光器11及探测组件30中的三个消偏振分光器均不会改变光的偏振态，因此，可以获得第一光线的真实偏振态。

需要注意的是，另一束第一光线射入光学器件02，经过光学器件02射出之后就会形成出射光线，该出射光线即为上述的第二光线，探测组件30可以继续对第二光线的偏振态进行检测，以了解经光学器件02之后的出射光线的偏振态情况。

其中，第一可控光阑12可以用作开关，可以根据需要控制光束透过并入射至探测组件30中。第一可控光阑12也可以关闭，这样，光束就被阻挡而不会入射到探测组件30中。也即，第一可控光阑12可以对待测的第一光线进入探测组件30与否进行控制。

需要说明的是，由于第一消偏振分光器11的分束比为1：1，也即可以将光源01发射出的第一光线等光强分为两束，如此，第一可控光阑12可以设计位于第一消偏振分光器11的反射光路，也可以设计位于第一消偏振分光器11的透射光路上，设置位置较为灵活。

在本申请的一些示例中，如图1所示，所述第一光接收单元10还包括光衰减器13，所述光衰减器13位于所述第一消偏振分光器11与所述光源之间。

可选的是，可以在光源01与第一光接收单元10的第一消偏振分光器11之间设置光衰减器13，该光衰减器13的设置可以避免光源01发出的光功率过大，对探测组件30造成过多的损耗。

可选的是，光衰减器13可以包括多个不同衰减等级的光衰减片，可以根据需要进行更换。

当然，光衰减器13也可以设计为包括一可转动的支撑体，该支撑体上设置有多个不同的光衰减片，通过转动该支撑体即可根据需要更换光衰减片。

本申请的实施例中对光衰减器13的具体形式不作限制。

在本申请的一些示例中，如图1所示，所述第二光接收单元20包括第二可控光阑21，所述第二可控光阑21位于所述第二光线的传播光路上。

以衍射光波导为例，针对衍射光波导的架构多样性，本申请实施例的测试装置中设计了两个光接收单元，可以根据光波导上耦入的位置和耦出的位置，以及测试点位的需求进行调节，使整个测试装置更具灵活性和通用性。

在本申请的一些示例中，所述第二可控光阑21的口径为0.2mm。

在本申请的实施例中，将第二光接收单元20中的第二可控光阑21的口径设计的比较小，例如口径为上述的0.2mm，这样，经光学器件02出射的第二光线再被第二光接收单元20获取之后，可以将第二光线以极细的光束射入探测组件。

上述关于第二可控光阑21的口径设计，在针对衍射光波导上耦出区域光强不均匀的问题方面，可实现近似单点测试的效果，可以使测试结果更准确。

第二可控光阑21也可以相当于一个开关，可以根据需要控制第二光线透过并入射至探测组件30中。第二可控光阑21也可以关闭，这样，第二光线就被阻挡而不会入射到探测组件30中。也即，第二可控光阑21可以对待测的第二光线进入探测组件30与否进行控制。

在本申请的一些示例中，所述光偏振态测试装置还包括第一反馈单元和第二反馈单元，所述处理器分别与所述第一反馈单元和所述第二反馈单元连接；其中，所述第一反馈单元与所述第一光接收单元10连接，所述第二反馈单元与所述第二光接收单元20连接；

所述处理器50还用于根据所述第一反馈单元的反馈信号和所述第二反馈单元的反馈信号控制所述第一光接收单元10和所述第二光接收单元20分时复用所述探测组件30；其中，所述反馈信号包括光信号。

在本申请的一些示例中，所述处理器50在同时获取到所述第一反馈单元的反馈信号和所述第二反馈单元的反馈信号时，控制将所述第一光接收单元10和所述第二光接收单元20其中的一个关闭。

也就是说，本申请实施例中还提供了一种反馈机制，使得对第一光线的偏振态测试和第二光线的偏振态测试可以为分时复用同一探测组件30，这样可以简化测试装置的结构、降低成本。

例如，在对光源01发出的第一光线进行测试时，处理器50可以控制打开第一可控光阑12，让第一光线射入探测组件30，此时，第二可控光阑21是关闭状态，第二光线就不会进入探测组件30。待第一光线的偏振态测试完毕后，处理器50可根据相应的反馈信号，控制第一可控光阑12关闭，将第二可控光阑21打开，此时第一光线不会入射至探测组件30，第二光线入射至探测组件30，探测组件30可以对第二光线单独进行偏振态测量。

也就是说，第二光接收单元20具备一个第二可控光阑21，通过处理器50和反馈机制，配合第一可控光阑12可形成时分复用的测试形式。例如，处理器50控制第一可控光阑12打开，同时可以控制第二可控光阑21关闭，此时探测组件30接收的是光源01的光信号，反馈系统反馈后处理器50可以控制第一可控光阑12关闭，同时控制第二可控光阑21打开，则探测组件30接收到光学器件出射的光信号。

本申请实施例的光偏振态测试装置，以衍射光波导测试为例，可以实时检测光机发射的第一光线和第一光线经光波导衍射后出射的第二光线的偏振态的需求，其中构建了4路光形式的探测组件30，同时利用反馈机制和可控光阑实现对该探测组件30的分时复用，可以达到实时检测光机和光波导的目的，可以提高测试装置的利用率。此外，同样利用反馈机制对波动信号进行监控，提高测试稳定性和精度。

在本申请的一些示例中，如图1所示，所述检测组件40包括第一传感器41、第二传感器42、第三传感器43及第四传感器44；

其中，所述第一传感器41位于所述第三消偏振分光器32的反射光路上；所述第二传感器42位于所述第二起偏器35的出射光路上，所述第三传感器43位于所述第一起偏器34的出射光路上，所述第四传感器44位于所述第三起偏器36的出射光路上。

也就是说，检测组件40可以包括四个传感器，这四个传感器例如可以为光强传感器。四个传感器可以分别感知四路光强。

处理器50还可用于接收四个传感器的信号，并反馈控制第一可控光阑12和第二可控光阑21，从而实现对探测组件30的分时复用。

具体地，如图1所示，第一传感器41、第二传感器42、第三传感器43及第四传感器44对应的光路定义为1~4路光：

1路光直接进入第一传感器41的光强为P1，2路光通过第二起偏器35进入第二传感器42的光强为P2，3路光通过第一起偏器34（第二起偏器35的透光轴与第一起偏器34的透光轴夹角为45°）进入第三传感器43的光强为P3，4路光通过1/4波片后再通过第三起偏器36（第三起偏器36的透光轴与第二起偏器35保持一致）进入第四传感器44的光强为P4。然后处理器根据P=（P1，P2，P3，P4），可以得到光的斯托克斯矢量S=（S0，S1，S2，S3），进而得到光的偏振态。

在本申请的一些示例中，如图1所示，所述光偏振态测试装置还包括第一调节装置和/或第二调节装置；所述第一调节装置与所述第一光接收单元10连接，所述第一调节装置用于调整所述第一光接收单元10的位置，以使所述第一光接收单元10能够获取所述第一光线；所述第二调节装置与所述第二光接收单元20连接，所述第二调节装置用于调整所述第二光接收单元20的位置，以使所述第二光接收单元20能够获取所述第二光线。

以衍射光波导为例，如图3和图4所示，由衍射光波导的架构的多样性，使衍射光波导上的耦入区和耦出区之间的距离是变化的，可以看出图4中衍射光波导上的耦入区与耦出区之间的距离L1明显大于图3中衍射光波导上的耦入区与耦出区之间的距离L2。因此在保证同时实时检测的前提下，需要根据衍射光波导的架构和测试需求及时调节测试探测位置。因此，本申请实施例的光偏振态测试装置还设计包括第一调节装置和/或第二调节装置。

需要说明的是，第一调节装置和第二调节装置的具体结构形式可以根据需要灵活调整，本申请实施例中对此不作限制。

例如，如图1所示，所述光源01为光机，所述光学器件02为光波导，所述光波导包括耦入区03和耦出区04；所述光机发出的所述第一光线分成两路：其中一路所述第一光线射入所述耦入区03，并经所述耦出区04出射成为所述第二光线；另一路所述第一光线射入所述第一光接收单元10。

也就是说，本申请实施例提供的光偏振态测试装置，能够对衍射光波导进行光机偏振态测试，衍射光波导偏振态测试以及基于这二者的衍射光波导AR模组的偏振态分析，可以得到衍射光波导对入射光偏振态的影响。

本申请实施例还提供了一种光偏振态测试方法，依赖于上述的光偏振态装置，以测试AR光学模组的衍射光波导为例进行说明。

在实施测试方法之前需要固定AR光学模组中的光机和衍射光波导，根据衍射光波导上耦入区03和耦出区04的位置通过第一调节装置调整第一光接收单元10的位置，和/或通过第二调节装置调整第二光接收单元20的位置。

本申请实施例的光偏振态测试方法包括：

处理器50控制第一可控光阑12打开，第二可控光阑21关闭，此时，光机的光信号分别由探测组件30中的第二消偏振分光器31、第三消偏振分光器32及第四消偏振分光器33等光强分为四束光，再分别由检测组件40内的第一传感器41、第二传感器42、第三传感器43及第四传感器44通过信号线路将P_光机=（P1，P2，P3，P4）送入处理器50；

处理器50接收到P_光机信号后，控制第一可控光阑12关闭，第二可控光阑21打开，此时，衍射光波导的光信号分别由探测组件30中的第二消偏振分光器31、第三消偏振分光器32及第四消偏振分光器33等光强分为四束光，再分别由检测组件40内的第一传感器41、第二传感器42、第三传感器43及第四传感器44通过信号线路将P_波导=（P1，P2，P3，P4）送入处理器50；

处理器50通过数据处理和分析可以得到光信号的偏振态和偏振度，分析方式为：

；

（1）若S1²=S2²=S3²=0或DOP=0，则为自然光。

（2）若0< S1²⁺ S2²⁺ S3²< S0²或0<DOP<1，则为部分偏振光。

（3）若 S1²⁺ S2²⁺ S3²⁼ S0²或DOP=1，则为完全偏振光，此时。

（4）若S3²=0，则为线偏光。

（5）若0<S3<|S0|，为左旋椭圆偏振光。

（6）若-|S0|<S3<0, 为右旋椭圆偏振光。

（7）若S3=|S0|，为左旋圆偏振光。

（8）若S3=-|S0|，为右旋圆偏振光。

之后整合光机的偏振态和衍射波导片的偏振态，分析衍射光波导对光机的光源偏振态的影响作用。

需要说明的是，系统根据接收的信号检测信号的波动性，若衍射光波导的偏振态发生严重波动，则利于反馈机制重新进行检测，保证分析的准确性和系统的稳定性。

上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。

虽然已经通过示例对本申请的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本申请的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本申请的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本申请的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种光偏振态测试装置，其特征在于，所述光偏振态测试装置包括：

第一光接收单元（10），用于获取光源（01）发出的第一光线；所述第一光接收单元（10）包括第一消偏振分光器（11）和第一可控光阑（12）；所述第一消偏振分光器（11）的分束比为1：1，所述第一可控光阑（12）位于所述第一消偏振分光器（11）的反射光路或者透射光路上；

第二光接收单元（20），用于获取所述第一光线经光学器件（02）后出射的第二光线；其中，所述光学器件（02）为光波导，所述光波导包括耦入区（03）和耦出区（04）；所述第一光线分成两路：其中一路所述第一光线射入所述耦入区（03），并经所述耦出区（04）出射成为所述第二光线；另一路所述第一光线射入所述第一光接收单元（10）；所述第二光接收单元（20）包括第二可控光阑（21），所述第二可控光阑（21）位于所述第二光线的传播光路上，所述第二可控光阑（21）的口径为0.2mm；

探测组件（30），用于将所述第一光线和所述第二光线分别分成四束光；

检测组件（40），用于获取所述第一光线分成的四束光的光强和所述第二光线分成的四束光的光强；以及

处理器（50），用于根据所述第一光线分成的四束光的光强确定所述第一光线的偏振态和偏振度，及根据所述第二光线分成的四束光的光强确定所述第二光线的偏振态和偏振度；

所述处理器（50）能分别获取所述第一光线和所述第二光线的偏振态信息，在获得所述第一光线和所述第二光线的偏振态信息之后，能对比分析所述光波导对光源（01）发出的所述第一光线的偏振态的影响；

所述光偏振态测试装置还包括第一反馈单元和第二反馈单元，所述处理器（50）分别与所述第一反馈单元和所述第二反馈单元连接；所述第一反馈单元与所述第一光接收单元（10）连接，所述第二反馈单元与所述第二光接收单元（20）连接；

所述处理器还用于根据所述第一反馈单元的反馈信号和所述第二反馈单元的反馈信号控制所述第一光接收单元（10）和所述第二光接收单元（20）分时复用所述探测组件（30）；其中，所述反馈信号包括光信号；

所述处理器在同时获取到所述第一反馈单元的反馈信号和所述第二反馈单元的反馈信号时，控制将所述第一光接收单元（10）和所述第二光接收单元（20）其中的一个关闭。

2.根据权利要求1所述的光偏振态测试装置，其特征在于，所述探测组件（30）包括第二消偏振分光器（31）、第三消偏振分光器（32）和第四消偏振分光器（33）；

所述第三消偏振分光器（32）和所述第四消偏振分光器（33）其中的一个位于所述第二消偏振分光器（31）的反射光路上；

所述第三消偏振分光器（32）和所述第四消偏振分光器（33）其中的另一个位于所述第二消偏振分光器（31）的透射光路上。

3.根据权利要求2所述的光偏振态测试装置，其特征在于，所述探测组件（30）还包括第一起偏器（34）、第二起偏器（35）和第三起偏器（36）；

所述第一起偏器（34）位于所述第三消偏振分光器（32）的透射光路上；

所述第二起偏器（35）和所述第三起偏器（36）其中的一个位于所述第四消偏振分光器（33）的反射光路上；所述第二起偏器（35）和所述第三起偏器（36）其中的另一个位于所述第四消偏振分光器（33）的透射光路上。

4.根据权利要求3所述的光偏振态测试装置，其特征在于，所述探测组件（30）还包括相位延迟器（37），所述相位延迟器（37）位于所述第三起偏器（36）与所述第四消偏振分光器（33）之间。

5.根据权利要求3所述的光偏振态测试装置，其特征在于，所述第一起偏器（34）的透光轴与所述第二起偏器（35）的透光轴的夹角为45°；

所述第一起偏器（34）的透光轴与所述第三起偏器（36）的透光轴平行。

6.根据权利要求2所述的光偏振态测试装置，其特征在于，所述第二消偏振分光器（31）、所述第三消偏振分光器（32）和所述第四消偏振分光器（33）的分束比为1：1。

7.根据权利要求1所述的光偏振态测试装置，其特征在于，所述第一光接收单元（10）还包括光衰减器（13），所述光衰减器（13）位于所述第一消偏振分光器（11）与所述光源之间。

8.根据权利要求3所述的光偏振态测试装置，其特征在于，所述检测组件（40）包括第一传感器（41）、第二传感器（42）、第三传感器（43）及第四传感器（44）；

其中，所述第一传感器（41）位于所述第三消偏振分光器（32）的反射光路上；所述第二传感器（42）位于所述第二起偏器（35）的出射光路上，所述第三传感器（43）位于所述第一起偏器（34）的出射光路上，所述第四传感器（44）位于所述第三起偏器（36）的出射光路上。

9.根据权利要求1所述的光偏振态测试装置，其特征在于，所述光偏振态测试装置还包括第一调节装置和/或第二调节装置；

所述第一调节装置与所述第一光接收单元（10）连接，所述第一调节装置用于调整所述第一光接收单元（10）的位置，以使所述第一光接收单元（10）能够获取所述第一光线；

所述第二调节装置与所述第二光接收单元（20）连接，所述第二调节装置用于调整所述第二光接收单元（20）的位置，以使所述第二光接收单元（20）能够获取所述第二光线。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的光偏振态测试装置，其特征在于，所述光源（01）为光机。

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