CN212275567U - 一种透射光相位信息表征装置 - Google Patents

Abstract

本专利公开了一种透射光相位信息表征装置，该装置由两部分组成光路1与光路2，包括：光源、起偏器、第一1/4波片、第一偏振分束器、第一样品台、第二偏振分束器、第一反射镜、第二样品台、第二反射镜、第二1/4波片、检偏器、探测器。光束经过第一偏振分束器后分为光路1与光路2，汇聚于第二偏振分束器。本装置可以同时测量样品透射光的强度和相位信息，即可获取透射光谱的全方面信息，为超构材料、光学天线、等离激元阵列等人工微纳结构以及光学薄膜、自然材料等体系提供一种实用的光谱检测技术。

Description

一种透射光相位信息表征装置

技术领域

本专利涉及，电磁波相位信息探测技术领域，尤其是涉及一种紫外、可见 -红外等波段光谱型透射光强度与相位信息表征系统的研制。

背景技术

相位是描述电磁波重要的基本物理量之一。对透射波来说，当电磁波入射到由两种不同介质组成的界面上时，其一般不会发生相位变化，但当电磁波在具有一定厚度的介质中传播时，随着光程的增加会带来相位的积累；当电磁波入射到由周期性空间结构组成的光栅时，透射波的相位会受到很大的调制，并由此而产生有趣的衍射现象。近年来，由亚波长人工微结构单元组成的超构材料(超构表面)吸引了人们的广泛关注，这种材料具有自然材料所不具有的奇特性质，并带来了新的物理现象和有趣的应用。例如，当光束由常规材料(折射率为正)入射到具有负折射率的超构材料的交界面上时，会发生“负折射”现象，即折射光线与入射光线位于界面法线的同侧；当电磁波在负折射率超构材料中传播时，随着光程的增加，相位积累为负值。由此可见，要想全面准确地掌握电磁波的传播行为，清楚知晓其相位信息十分重要。然而，现有技术对于相位信息的检测方法并不多见，尤其是对红外、可见光甚至紫外光等高频波段电磁波来说相位信息的测量方法更是少之又少。本专利公开一种透射光相位信息表征装置及其测量方法。该装置前端通过偏振分束器分光，分别用于样件探测和背景参考，后端1/4波片与检偏器对光进行调制以使携带样品信息的测试光和参考光发生相干干涉，通过探测光谱强度计算相位信息。该装置可同时测量样件透射光的强度和相位信息，即可获取透射光谱的全面信息，为超构材料、光学天线、等离激元阵列等人工微纳结构以及光学薄膜、自然材料等材料体系提供一种实用的光谱检测技术。

实用新型内容

本专利提供一种透射光相位信息表征装置，该装置弥补了在可见-红外波段相位信息只能用仿真软件模拟的不足，实现了可见-近红外波段光谱强度与相位信息的同步测量技术。

本专利的目的为同时测试被测样品透射的光强信息与相位信息，获取样品的全方面透射光谱信息。

本专利的目的可以通过以下技术方案来实现：

1.一种透射光相位信息表征装置，包括：光源1、起偏器2、第一1/4波片3、第一偏振分束器4、第一样品台5、第二偏振分束器6、第一反射镜7、第二样品台8、第二反射镜9、第二1/4波片10、检偏器11、探测器12。

2.从光源1出来的光首先经过起偏器2、第一1/4波片3，其次经过第一偏振分束器4将光路分为光路1与光路2，光路1的光经过第一样品台5上被测样品后进入第二偏振分束器6，光路2的光经过第一反射镜7、第二样品台8 上标准样件、第二反射镜9后进入第二偏振分束器6，汇合后的两束光同时出射依次经过第二1/4波片10、检偏器11，最后进入探测器12。

3.所述的第一偏振分束器(4)的分光比1：1。

4.该设备可测试任意偏振入射光条件下的透射信息。

5.一种透射光相位信息的测量方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：背景测试：第一样品平台5与第二样品平台8同时放入标准样件探测器探测光谱I₀，计算相位角Δ₀；

步骤2：被测样品P偏振透射光测试：在第一样品平台5上放入被测样品，而第二样品平台8上仍放置标准样件探测器探测光谱I₁，计算相位角Δ₁；

步骤3：计算样品透射光谱强度变化变化I为：

I＝I₁-I₀

步骤4：计算样件透射引起的相位变化Δ为：

Δ＝Δ₁-Δ₀

步骤5：步骤2中，在第一样品平台5上放入标准样件，而第二样品平台 8上放置被测样品，重复步骤2-步骤4测量被测样品S偏振透射光谱强度与相位信息。

与现有技术相比，本专利具有以下有益效果：

1.本发的相位测试系统不限探测波长范围。

2.本专利同时测量透射光的强度与相位信息。

3.本专利光路搭建更简单。

4.本专利相位计算方法简便。

附图说明

图1为本专利一种透射光相位信息表征装置光路图。

附图标记：

1-光源、2-起偏器、3-第一1/4波片、4-第一偏振分束器、5-第一样品台、 6-第二偏振分束器、7-第一反射镜、8-第二样品台、9-第二反射镜、10-第二1/4 波片、11-检偏器、12-探测器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本专利进行详细说明。本实施例以本专利技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，一种透射光相位信息表征装置光路：从光源1出来的光首先经过起偏器2、第一1/4波片3，其次经过第一偏振分束器4将光路分为光路1 与光路2，光路1的光经过第一样品台5上被测样品后进入第二偏振分束器6，光路2的光经过第一反射镜7、第二样品台8上标准样件、第二反射镜9后进入第二偏振分束器6，汇合后的两束光同时出射依次经过第二1/4波片10、检偏器11，最后进入探测器12。

一种透射光相位信息表征装置研制及测试方法包括一下步骤：

步骤1：背景测试：第一样品平台5与第二样品平台8同时放入标准样件探测器探测光谱I₀，计算相位角Δ₀；

步骤2：被测样品P偏振透射光测试：在第一样品平台5上放入被测样品，而第二样品平台8上仍放置标准样件探测器探测光谱I₁，计算相位角Δ₁；

步骤3：计算样品透射光谱强度变化变化I为：

I＝I₁-I₀

步骤4：计算样件透射引起的相位变化Δ为：

Δ＝Δ₁-Δ₀

步骤5：步骤2中，在第一样品平台5上放入标准样件，而第二样品平台 8上放置被测样品，重复步骤2-4测量被测样品S偏振透射光谱强度与相位信息。

实施例一

一种透射光相位信息表征装置，搭建如图1所示光路，透射相位测试方法包括以下步骤：

被测样品P偏振光透射光谱强度及相位信息方法如下：

步骤1：背景测试：第一样品平台5与第二样品平台8同时放入标准样件探测器探测光谱I₀，计算相位角Δ₀；

步骤2：被测样品P偏振透射光测试：在第一样品平台5上放入被测样品，而第二样品平台8上仍放置标准样件探测器探测光谱I₁，计算相位角Δ₁；

步骤3：计算样品透射光谱强度变化变化I为：

I＝I₁-I₀

步骤4：计算样件透射引起的相位变化Δ为：

Δ＝Δ₁-Δ₀

步骤5：步骤2中，在第一样品平台5上放入标准样件，而第二样品平台 8上放置被测样品，重复步骤2-4测量被测样品S偏振透射光谱强度与相位信息。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，所取名称可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本专利结构所做的举例说明。凡依据本专利构思的构造、特征及原理所做的等小变化或者简单变化，均包括于本专利的保护范围内。本专利所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实例做各种各样的修改或补充或采用类似的方法，只要不偏离本专利的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本专利的保护范围。

Claims (2)

1.一种透射光相位信息表征装置，包括：光源(1)、起偏器(2)、第一1/4波片(3)、第一偏振分束器(4)、第一样品台(5)、第二偏振分束器(6)、第一反射镜(7)、第二样品台(8)、第二反射镜(9)、第二1/4波片(10)、检偏器(11)、探测器(12)，其特征在于：

从光源(1)出来的光首先经过起偏器(2)、第一1/4波片(3)，其次经过第一偏振分束器(4)将光路分为光路1与光路2，光路1的光经过第一样品台(5)上被测样件后进入第二偏振分束器(6)，光路2的光经过第一反射镜(7)、第二样品台(8)上标准样件、第二反射镜(9)后进入第二偏振分束器(6)，汇合后的两束光同时出射依次经过第二1/4波片(10)、检偏器(11)，最后进入探测器(12)。

2.根据权利要求1所述的一种透射光相位信息表征装置，其特征在于，所述的第一偏振分束器(4)的分光比1：1。

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