CN201434946Y - 一种测量透明体折射率的光程四倍增的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种测量透明体折射率的光程四倍增的装置，技术特征在于：在马赫曾德干涉光路与定位反射镜的光路之间依次设置偏振分光器件和旋光器件，反射镜于偏振分光器件反射光路垂直设置，定位反射镜垂直于入射偏振光方向放置，与被测物体不联动，且固定位于被测量物体之后方。有益效果是：在光学测量过程中，在测量玻璃或晶体等透明介质的折射率时，将介质置于旋光器件和定位反射镜之间，光束四次通过介质，有助于提高折射率测量精度。同时，因为出射光束与入射光束严格重合，有利于光学测量过程中的光路布置，使光路结构更加紧凑。

Description

一种测量透明体折射率的光程四倍增的装置

技术领域

本实用新型涉及一种测量透明体折射率的光程四倍增的装置，属于光学测量技术领域。

背景技术

在通常的光学测量过程中，往往需要通过增加光程差的方法来达到提高测量精度的目的。以迈克尔逊干涉仪应用于光学测量过程为例，可以设法将待测的物理量转化为迈克尔逊干涉仪中动镜的位移d，而此位移量d使干涉仪中由分束镜分开的两束光产生2d的光程差，进一步依据光程差所引起的干涉条纹的偏移可以求出待测物理量的值。由于最终的待测量由干涉条纹解调得到，如果同样大小的动镜位移d能够使干涉仪中两束光产生更大的光程差，则干涉条纹的偏移量将增大，干涉仪的测量精度可以进一步提高。

原有的测量装置中，采用光束多次反射的方法，通过移动反射镜可以达到大幅度增加光程的目的，但是经过多次反射后光束角度难以控制，并且总光程不易精确计算，同时该装置也不适合应用于类似迈克尔逊干涉仪光路结构的光学测量过程中。由于从移动反射镜反射回来的光束与光束入射时的角度不能实现一致(因为，在保证光束强度尽可能不衰减的条件下无法做到由移动反射镜垂直反射)，所以相同的动镜位移难以产生较大的光程，所以在实际应用中不能够带来极大方便。

发明内容

要解决的技术问题

为了克服现有技术光程较小，影响测量精度的困难，本实用新型提出一种测量透明体折射率的光程四倍增的装置，通过倍增光程以达到提高光学测量精度的目的。

技术方案

本实用新型提出的一种测量透明体折射率的光程四倍增的装置，包括马赫曾德干涉光路，技术特征在于：在马赫曾德干涉光路与定位反射镜的光路之间依次设置偏振分光器件和旋光器件，反射镜于偏振分光器件反射光路垂直设置，定位反射镜垂直于入射偏振光方向放置，与被测物体不联动，且固定位于被测量物体之后方；所述激光器发出的入射光为一单色平面偏振光；调整偏振分光器件的方向为能使入射平面偏振光完全透射，并使反射的偏振方向与入射平面偏振光正交的平面偏振光完全反射；调整旋光器件使穿过该器件并沿原路返回再次穿过该偏振器件的偏振光偏振方向沿某一方向旋转90°角。

当激光器发出的入射单色平面偏振光入射到偏振分光器件后，可以完全穿过该偏振分光器件并到达旋光器件，穿过透明体待测样品之后垂直照射定位反射镜并被反射再次穿过待测样品回到旋光器件；透过旋光器件后转化为与初始入射平面偏振光偏振方向正交的平面偏振光，然后再次到达偏振分光器件并被全部反射后，垂直照射反射镜并被反射再次回到偏振分光器件；经偏振分光器件全部反射后再次穿过旋光器件，经过透明体待测样品再次经定位反射镜垂直反射后穿过该旋光器件，转化为与初始入射单色平面偏振光偏振方向一致的平面偏振光，穿过偏振分光器件沿入射光方向原路返回。

所述的偏振分光器件为一能够使入射激光束不同偏振方向的光束透射或者反射的光学器件，为偏振分光棱镜、介质膜偏振分光镜或偏振衍射分光光栅。

所述的旋光器件为一能够改变偏振光偏振方向的光学器件，为法拉第旋光器或与入射平面偏振光波长相匹配的四分之一波片。

所述反射镜为可以将入射平面偏振光完全反射的反射镜。

所述的定位反射镜为可以将入射平面偏振光完全反射的反射镜，垂直于入射偏振光方向放置，与被测物体不联动，且固定位于被测量物体之后方。

本实用新型的有益效果是：在光学测量过程中，由于入射平面偏振光两次经过定位反射镜反射并最终转化成与入射平面偏振光偏振方向完全一致的出射平面偏振光。在测量玻璃或晶体等透明介质的折射率时，将介质置于旋光器件和定位反射镜之间，光束四次通过介质，有助于提高折射率测量精度。同时，因为出射光束与入射光束严格重合，有利于光学测量过程中的光路布置，使光路结构更加紧凑。

附图说明

图1是本实用新型测量透明体折射率的光程四倍增装置的结构示意图。

图中，1-激光器、2-分光镜、3-反射镜、4-分光镜、5-条纹接收装置、6-偏振分光棱镜、7-出射单色平面偏振光、8-分光镜、9-入射单色平面偏振光、10-介质膜反射镜、11-光学薄膜镀的四分之一波片、12-定位反射镜、13-待测样品。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

实施例：请参阅图1。本实施例是在马赫曾德干涉光路的基础上，在马赫曾德干涉光路与定位反射镜12的光路之间依次设置偏振分光器件，旋光器件和待测样品，定位反射镜12垂直于入射偏振光方向放置，与被测物体不联动，且固定位于被测量物体之后方。所述偏振分光器件采用偏振分光棱镜6，旋光器件采用四分之一波片11，反射镜采用介质膜反射镜10；介质膜反射镜10为一直接镀于偏振分光棱镜6一侧表面的光学薄膜，其功能相当于一反射镜，使照射在其上的光束反射；所述偏振分光棱镜6的方向为能使入射平面偏振光完全透射，并使反射的偏振方向与入射平面偏振光正交的平面偏振光完全反射；所述的四分之一波片11为一直接镀于偏振分光棱镜6一侧表面的光学薄膜或者粘贴于偏振分光棱镜6一侧表面的波晶片，其功能相当于一四分之一波片，调整四分之一波片11使穿过该器件之后的单色平面偏振光完全转化为圆偏振光。

马赫曾德干涉光路包括激光器1、分光镜2、分光镜8、分光镜4、反射镜3和条纹接收装置5。

所述待测物品13为一透明状态体，如玻璃、晶体、溶液、生物组织等，置于测试光路之中。定位反射镜12为固定器件，其位置不动，置于待测样品13的透射光路之后。

平行光束通过该待测样品后，因为样品本身的折射率不均匀，会导致平行光束的波前发生变化。因此，图1所示的实施例主要应用光程四倍增装置测量透明待测样品的折射率。

本实施例的工作过程为：激光器1发出波长单一的平面偏振光，被设置在其光路中的分光镜2分为第一，第二光束。第一光束穿过分光镜8后，作为入射单色平面偏振光9经过偏振分光棱镜6，完全穿过该偏振分光棱镜并到达光轴与其偏振方向呈45°角放置的四分之一波片11，成为圆偏振光后经过待测样品13垂直照射定位反射镜12；反射回来的圆偏振光再次经过待测样品13，之后穿过四分之一波片11后，成为与初始入射单色平面偏振光9偏振方向正交的平面偏振光；该平面偏振光再次到达偏振分光棱镜6并被全部反射，并垂直照射到介质膜反射镜10；介质膜反射镜10将其反射再次回到偏振分光棱镜6，经偏振分光棱镜6全部反射后穿过光轴与其偏振方向呈45°角放置的四分之一波片11，第三次穿过待测样品13并再次经定位反射镜12垂直反射；垂直反射的偏振光第四次穿过四分之一波片11，透射偏振光的偏振方向再次转过90°角，成为与初始入射单色平面偏振光9偏振方向一致的平面偏振光，作为出射单色平面偏振光7沿入射光方向返回，该出射单色平面偏振光7光束经由分光镜8反射到达分光镜4。第二光束被反射镜3反射后同样到达分光镜4并与第一光束发生干涉，形成的干涉图样被条纹接收装置5读取或者记录。在此基础上，利用数字全息干涉等方法即可以计算获得待测样品13的折射率分布。

本实施例在光学测量过程中，主要应用于透明状态待测样品，如玻璃、晶体，溶液，生物组织等，平行光束通过该待测样品后，因为样品本身的折射率不均匀，会导致平行光束的波前发生变化。此实施方式中，光束前后四次通过样品，因此，最终到达条纹接收装置5时，出射单色平面偏振光7的波前变化是其一次通过待测样品13时的四倍，能够将测量精度提高四倍。

Claims (3)

1.一种测量透明体折射率的光程四倍增的装置，包括马赫曾德干涉光路，技术特征在于：在马赫曾德干涉光路与定位反射镜的光路之间依次设置偏振分光器件和旋光器件，反射镜于偏振分光器件反射光路垂直设置，定位反射镜垂直于入射偏振光方向固定放置，与被测物体不联动，且固定位于被测量物体之后方；所述激光器发出的入射光为一单色平面偏振光；调整偏振分光器件的方向为能使入射平面偏振光完全透射，并使反射的偏振方向与入射平面偏振光正交的平面偏振光完全反射；调整旋光器件使穿过该器件并沿原路返回再次穿过该偏振器件的偏振光偏振方向沿某一方向旋转90°角。

2.根据权利要求1所述的测量透明体折射率的光程四倍增测量装置，其特征在于：所述的偏振分光器件为偏振分光棱镜、介质膜偏振分光镜或偏振衍射分光光栅。

3.根据权利要求1所述的测量透明体折射率的光程四倍增的装置，其特征在于：所述的旋光器件为法拉第旋光器或与入射平面偏振光波长相匹配的四分之一波片。

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