CN216815959U - 一种快速高精度宽光谱光学波片的检测系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种快速高精度宽光谱光学波片的检测系统，包括起偏臂、样品台以及检偏臂,整个系统的光轴垂直于地面，待测样品水平放置在样品台上，其中检偏臂上半反半透镜的设置能够实现宽光谱的同时检测。该系统可以操作第一电机和第二电机旋转设定角度以实现采用Muller矩阵或单C旋转等不同方式对待测样品进行测量。本申请在减少待测样品上受到的应力、保证样品各处受力均匀、提高测量结果精确性的同时，还可以实现光学波片的快慢轴方位角、相位延迟差的宽光谱超消色差高精度检测。

Description

一种快速高精度宽光谱光学波片的检测系统

技术领域

本申请涉及光学波片检测的领域，尤其是涉及一种快速高精度宽光谱光学波片的检测系统。

背景技术

相位延迟是由于光的相位在透过具有二相性或多向性的物质时发生偏转所产生的相位的延后作用。

相位延迟测量系统主要是对样品进行相位延迟测量，相位延迟测量系统包括放置在同一水平线上的起偏臂、检偏臂和样品台，样品台位于起偏臂和检偏臂之间，用于放置样品。使用时，直接将待检测的样品竖直放置在样品台上，此时起偏臂发射光束到样品上，光束穿过样品到达检偏臂处，检偏臂用于检测光束的偏振状态，以通过光束的偏振状态得到样品的快慢轴方位角、相位延迟数据。

但是由于样品竖直放置时，样品从上至下受到的应力逐渐增大，将导致对样品的检测受到影响，得出的检测结果出现偏差。

实用新型内容

为了减少样品上受到应力,保证样品各处受力均匀,提高测量结果的精确性，本申请提供一种快速高精度宽光谱光学波片的检测系统。

本申请提供的一种快速高精度宽光谱光学波片的检测系统采用如下的技术方案：

一种快速高精度宽光谱光学波片的检测系统，包括安装座、安装在所述安装座一侧的起偏臂、固接在所述安装座上的样品台以及安装在所述安装座一侧的检偏臂，所述样品台位于所述起偏臂和所述检偏臂之间，所述起偏臂、所述样品台和所述检偏臂位于同一竖直方向，所述样品台水平放置用于放置待测样品，所述样品台上开设有供所述起偏器发射的光束穿过的通孔。

通过采用上述技术方案，使用时，直接将待测样品放置在样品台上，起偏臂发射的光源可以直接照射到放置在样品台上的待测样品上，光束穿出待测样品后到达检偏臂上，通过检偏臂检测出光束的偏振状态，以得出待测样品的快慢轴方位角以及相位延迟等数据。由于样品是直接放置在水平的样品台上，所以大大减少了样品上受到的应力，保证样品各处受力均匀，降低应力对检测结果造成的影响，提高了检测结果的精确性。同时由于样品台水平放置，所以无需对待测样品进行固定工作，检测更加方便，检测效率更高。

可选的，所述安装座包括底板、固接在底板上用于安装所述检偏臂的安装台、固接在所述所述安装台远离所述底板一侧的连接臂以及固接在所述连接臂远离所述安装台一侧的安装板，所述安装板竖直放置，所述起偏臂安装在所述安装板远离所述连接臂的一侧，所述样品台固接在所述安装台上。

通过采用上述技术方案，实现对起偏臂、样品台和检偏臂的安装固定。

可选的，所述起偏臂包括从上至下依次安装在所述安装板上的光源、透镜、起偏组件以及第一变频组件，所述透镜用于将光源发射的发散光源变为平行的光束，所述起偏组件用于将所述光源的光变为偏振光，所述第一变频组件用于改变光束的频率。

通过采用上述技术方案，光源发出的光向四周拓展，通过透镜后变为平行的光束，光束继续向下到达起偏组件，通过起偏组件可以将光束变为偏振光，偏振光继续向下到达第一变频组件，通过第一变频组件改变光束的频率，然后调制完成的光束到达待测样品上，通过待测样品后到达检偏臂上，通过检偏臂实现对光束的检测，以得到光束在待测样品处的快慢轴方位角和相位延迟数据。

可选的，所述起偏组件包括固接在所述安装板上的第一电机以及固接在所述第一电机输出轴上的第一偏振片，所述第一电机为空心杯电机。

通过采用上述技术方案，第一电机选用空心杯电机的设置，使得光束可以顺利的从第一电机内孔中穿过，且当光束从第一电机内孔中穿过时，将经过第一偏振片，变为偏振光，以实现对待测样品快慢轴方位角和相位延迟等数据的检测。

可选的，所述安装板和所述第一电机之间设置有0度反馈组件，所述0度反馈组件用于反馈所述第一偏振片的0度位置。

通过采用上述技术方案，通过0度反馈组件可以反馈第一偏振片的0度位置，便于工作人员通过第一电机调节第一偏振片转动角度时的精准性。

可选的，所述0度反馈组件包括固接在所述安装板上的光电开关板以及固接在所述第一电机输出轴上的定位板，所述定位板位于所述光电开关板的发射端和接收端之间，所述定位板上开设有缺口，当所述缺口位于所述光电开关板的发射端和接收端之间时，所述光电开关板的发射端发出的信号能够被接收端接收。

通过采用上述技术方案，当第一电机启动时，第一电机输出轴将带动第一偏振片转动，同时第一电机也将带动定位板转动，当定位板的缺口转动至光电开关板处时，光电开关板的发射端发出的信号能够被接收端接收，表面此时第一偏振片到达0度位置，起到0度反馈的作用。

可选的，所述检偏臂包括从上至下依次安装在所述安装座一侧的第二变频组件、偏振组件以及探测器，所述第二变频组件用于改变从待测样品穿过的光束的频率，所述偏振组件用于改变光束的偏振状态。

通过采用上述技术方案，穿过待测样品的光束经过第二变频组件和偏振组件的调制后到达探测器，以通过探测器对光束进行探测。

可选的，所述安装座上安装有反射镜和半反半透镜，所述探测器包括安装在所述安装座上的第一探测器和第二探测器，所述反射镜位于所述偏振组件下方用于改变从偏振组件穿出的光束的方向，所述半反半透镜位于所述反射镜一侧用于接收所述反射镜反射的光束，所述第一探测器位于所述半反半透镜远离所述反射镜的一侧用于接收所述半反半透镜透射的光束，所述第二探测器位于所述半反半透镜一侧用于接收所述半反半透镜反射的光束。

通过采用上述技术方案，从偏振组件穿过的光束将直接到达反射镜处，通过反射镜的反射后到达半反半透镜处，经过半反半透镜透射的光将到达第一探测器上，通过第一探测器对光束进行检测；经过半反半透镜反射的光将到达第二探测器上，通过第二探测器对光束进行检测，实现对宽光谱的检测。

可选的，所述样品台上开设有多条第一定位槽，每条所述第一定位槽均为圆形槽，多条所述第一定位槽为同心圆设置。

通过采用上述技术方案，可以对待测样品起到对心的作用，保证待测样品可以放置在样品台的中心。

可选的，所述样品台上设置有多条第二定位槽，所述第二定位槽从所述样品台的中心呈放射状开设，多条所述第二定位槽环绕所述通孔的轴线间隔开设，每条所述第二定位槽处均刻有角度标识。

通过采用上述技术方案，第二定位槽可以起到标识的作用，使得在将待测样品放置在样品台上时，待测样品的长轴可以与任意一条定位槽对准，且在转动待测样品时，也可以通过第二定位槽确定待测样品的转动角度。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

本申请通过设置起偏臂、样品台和检偏臂在同一竖直方向，且样品台水平放置，使得待测样品可以直接水平放置在样品台上，减少了样品上所受到的应力，保证样品各处受力均匀；同时由于待测样品直接放置在水平的样品台上，所以也无需再采用固定件对待测样品进行固定，待测样品放置更加方便；

光电开关板的设置，使得可以对第一偏振片到达0度位置时进行反馈，以便于对第一偏振片的角度进行调节控制；

第一定位槽和第二定位槽的设置，使得便于将待测样品放置在样品台上时的定位，保证待测样品放置时的准确性；

半反半透镜的设置，可以实现对宽光谱电学波片的检测。

附图说明

图1是本申请的整体结构示意图。

图2是为了体现样品台结构所做的示意图。

图3是为了体现探测器和反射镜、半反半透镜相对结构所做的示意图。

图4是为了体现0度反馈组件结构所做的示意图。

附图标记说明：1、安装座；11、底板；111、检修口；112、检修窗；12、安装台；13、连接臂；14、安装板；15、反射镜；16、半反半透镜；2、起偏臂；21、光源；22、透镜；23、起偏组件；231、第一电机；232、第一偏振片；24、第一变频组件；241、第三电机；242、第一波片；3、样品台；31、通孔；32、第一定位槽；33、第二定位槽；4、检偏臂；41、第二变频组件；411、第二电机；412、第二波片；42、偏振组件；421、第四电机；422、第二偏振片；43、探测器；431、第一探测器；432、第二探测器；5、0度反馈组件；51、光电开关板；52、定位板；521、缺口；522、避让孔。

具体实施方式

以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种快速高精度宽光谱光学波片的检测系统。参照图1，快速高精度宽光谱光学波片的检测系统包括安装座1、安装在安装座1一侧的起偏臂2、固接在安装座1上用于放置待测样品的样品台3以及安装在安装座1一侧的检偏臂4。其中，起偏臂2安装在安装座1上部，检偏臂4安装在安装座1下部，样品台3位于起偏臂2和检偏臂4之间，且起偏臂2、样品台3和检偏臂4三者在同一竖直方向上，使得起偏器发射的光束可以直接照射在样品台3上的待测样品上，并穿透待测样品到达检偏臂4处，通过检偏臂4对光束的偏振状态进行检测，以得出待测样品的快慢轴方位角和相位延迟数据。

参照图1，安装座1包括底板11、固接在底板11上用于安装检偏臂4的安装台12、固接在安装台12远离底板11一侧的连接臂13以及固接在连接臂13远离安装台12一侧的安装板14，安装板14竖直放置用于安装起偏臂2，样品台3安装在安装台12一侧。

参照图1，起偏臂2包括从上至下依次安装在安装板14上的光源21、透镜22、起偏组件23以及第一变频组件24，其中，光源21可选用钨灯，光源21发出的发散光源经过透镜22后变为平行的光束，平行光束向下到达起偏组件23上变为偏振光。

具体的，起偏组件23包括固接在安装板14上的第一电机231以及固接在第一电机231输出轴上的第一偏振片232，其中第一电机231为空心杯电机，使得穿过透镜22的光束可以从第一电机231的内孔中穿过并向第一变频组件24所在方向延伸。当光束从第一电机231内孔中穿过时，光束也将照射在第一偏振片232上，并变为偏振光后照射在第一变频组件24上。

第一变频组件24用于改变光束的频率，包括固接在安装板14上的第三电机241以及固接在第三电机241输出轴上的第一波片242，第三电机241也为空心杯电机，通过第一波片242改变光束的频率后，光束继续向下照射在待测样品上。且通过第三电机241可以带动第一波片242旋转，以改变第一波片242长轴的位置。

参照图1和图2，样品台3截面为圆形且水平放置，在样品台3的中心处开设有供光束穿过的通孔31。待测样品可以直接水平放置在样品台3上，且由于样品台3水平放置，所以待测样品放置在样品台3上后，无需再通过额外固定件固定待测样品在样品台3上的位置，即可实现待测样品的放置安装。当待测样品放置在样品台3上后，光束可以直接照射在待测样品上，并从通孔31中穿过到达检偏臂4处，通过检偏臂4对光束的偏振状态进行检测。

其中，为了保证待测样品可以精准的放置在样品台3中心处，在样品台3上开设有第一定位槽32，第一定位槽32为圆形槽且与通孔31同轴线设置，第一定位槽32开设有多条，多条第一定位槽32为同心圆设置。使得当将待测样品放置在样品台3上时，可以根据待测样品的尺寸，将待测样品放置在合适大小的第一定位槽32中，最大限度降低待测样品轴线与通孔31轴线之间的差距。

同时，在样品台3上还开设有多条第二定位槽33，多条第二定位槽33从通孔31处向外呈放射性开设，且多条第二定位槽33环绕通孔31的轴线间隔开设，使得每条第二定位槽33均与样品台3的半径重合。当将待测样品放置在样品台3上时，可以将待测样品的长轴与合适位置的第二定位槽33对准，当后续需要操作待测样品的旋转时，直接以该第二定位槽33为起点转动需要的角度即可。

当然，也可以在每条第二定位槽33处均刻上角度标识，通过角度标识即可确定待测样品的转动角度，操作更加方便灵活。

参照图1，检偏臂4位于样品台3下方用于接收从待测样品穿出的光束，包括从上至下依次安装在安装台12上的第二变频组件41、偏振组件42以及探测器43。

参照图1，第二变频组件41用于改变从待测样品穿过的光束的频率，包括固接在安装台12上的第二电机411以及固接在第二电机411输出轴上的第二波片412，第二电机411也为空心杯电机。使得穿过待测样品的光束可以直接向下照射在第二波片412上，且光束可以顺利的从第二电机411的内孔中穿过。

偏振组件42用于改变光束的偏振状态，包括固接在安装台12上的第四电机421以及固接在第四电机421输出轴上的第二偏振片422，第四电机421也为空心杯电机，保证光束可以顺利的从第四电机421的内孔中穿过，并最终到达探测器43处。

探测器43用于接收从第二偏振片422穿过的光束，并对光束进行检测，可以理解的是，还可以设置与探测器43连接的显示屏，探测器43检测的结果可以直接通过显示屏显示出来，工作人员通过显示屏显示的波形以及第二波片412和第二偏振片422对光束的调制参数，即可得到待测样品的快慢轴方位角和相位延迟等数据结果。

其中，探测器43可以用于对单光谱光学波片进行检测，此时只需要将探测器安装在第二偏振片422的下方即可，从第二偏振片422穿过的光束可以直接照射至探测器43上，通过探测器43对单光谱光学波片进行检测；当然，探测器43也可以实现对宽光谱光学波片的检测。

参照图3，当通过探测器43对宽光谱光学波片进行检测时，探测器43包括安装在底板11上的第一探测器431和安装在底板11上的第二探测器432。同时在安装台12上固接有反射镜15，反射镜15位于第二偏振片422下方且与水平面呈45度设置，在底板11上安装有半反半透镜16，半反半透镜16位于反射镜15一侧用于接收反射镜15反射的光束。第一探测器431位于半反半透镜16远离反射镜15的一侧用于接收半反半透镜16透射的光束，并对半反半透镜16投射的光源进行探测。第二探测器432位于半反半透镜16一侧，第二探测器432与半反半透镜16的连线和反射镜15与半反半透镜16的连线呈90度夹角，第二探测器432可以接收半反半透镜16反射的光束，以对照射在半反半透镜16上的反射光进行探测。

当光束从第二偏振片422穿过后，将直接向下到达反射镜15处，通过反射镜15的反射，光束到达半反半透镜16处，被半反半透镜16投射的光束将到达第一探测器431处，通过第一探测器431对半反半透镜16投射的光束进行探测；被半反半透镜16反射的光束将到达第二探测器432处，通过第二探测器432对半反半透镜16反射的光束进行探测，实现对宽光谱光学波片的探测。

同时，在底板11上开设有检修口111，检修口111位于反射镜15正下方，在检修口111处通过螺栓可拆卸连接有检修窗112，便于工作人员对反射镜15以及半反半透镜16进行检修。

参照图1，在起偏组件23、第一变频组件24、第二变频组件41和偏振组件42上均设置有0度反馈组件5，设置在起偏组件23、第一变频组件24、第二变频组件41和偏振组件42上的0度反馈组件5结构相同，区别仅在于安装位置的不同，本申请以设置在起偏组件23上的0度反馈组件5为例进行说明。

参照图1和图4，0度反馈组件5包括固接在安装板14上的光电开关板51以及固接在第一电机231输出轴上的定位板52，定位板52和第一偏振片232分别位于第一电机231相对的两端，定位板52位于光电开关板51上发射端和接收端之间形成的凹槽内，以阻止光电开关板51上的接收端接收发射端发射的信号。同时在定位板52上开设有供光束穿过的避让孔522，贯穿定位板52相对的两侧开设有缺口521，缺口521开设在定位板52外壁处。当第一电机231带动定位板52旋转至缺口521位于光电开关板51的凹槽内时，光电开关板51上发射端发出的信号能够被接收端接收，且此时第一偏振片232的0度位置位于设定位置。通过光电开关板51可以轻松的找到第一偏振片232的0度位置，以便于对第一偏振片232的转动角度进行控制。

其中，第一电机231、第二电机411、第三电机241和第四电机421均为步进电机，在每台步进电机的输出轴上均安装有编码器，便于对每台步进电机输出轴的转动角度进行控制。

本申请实施例一种快速高精度宽光谱光学波片的检测系统的实施原理为：检测时，直接将待测样品放置在样品台3上，并通过第一定位槽32和第二定位槽33确定待测样品在样品台3上的放置位置。然后打开光源21，光源21发射的发散光源通过透镜22后将变为平行的光束，并向下依次经过起偏组件23和第一变频组件24的调制后到达待测样品处，然后穿设待测样品后依次向下到达第二变频组件41和偏振组件42，经过第二变频组件41和偏振组件42的调制后到达探测器43处。以通过探测器43探测出光束的偏振状态，从而得到待测样品的快慢轴方位角以及相位延迟数据等信息。由于待测样品放置在水平的样品台3上，所以大大减少了样品上受到应力,保证样品各处受力均匀,提高了测量结果的精确性。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种快速高精度宽光谱光学波片的检测系统，其特征在于：包括安装座(1)、安装在所述安装座(1)一侧的起偏臂(2)、固接在所述安装座(1)上的样品台(3)以及安装在所述安装座(1)一侧的检偏臂(4)，所述样品台(3)位于所述起偏臂(2)和所述检偏臂(4)之间，所述起偏臂(2)、所述样品台(3)和所述检偏臂(4)位于同一竖直方向，所述样品台(3)水平放置用于放置待测样品，所述样品台(3)上开设有供所述起偏臂发射的光束穿过的通孔(31)。

2.根据权利要求1所述的快速高精度宽光谱光学波片的检测系统，其特征在于：所述安装座(1)包括底板(11)、固接在底板(11)上用于安装所述检偏臂(4)的安装台(12)、固接在所述安装台(12)远离所述底板(11)一侧的连接臂(13)以及固接在所述连接臂(13)远离所述安装台(12)一侧的安装板(14)，所述安装板(14)竖直放置，所述起偏臂(2)安装在所述安装板(14)远离所述连接臂(13)的一侧，所述样品台(3)固接在所述安装台(12)上。

3.根据权利要求2所述的快速高精度宽光谱光学波片的检测系统，其特征在于：所述起偏臂(2)包括从上至下依次安装在所述安装板(14)上的光源(21)、透镜(22)、起偏组件(23)以及第一变频组件(24)，所述透镜(22)用于将光源(21)发射的发散光源变为平行的光束，所述起偏组件(23)用于将所述光源(21)的光变为偏振光，所述第一变频组件(24)用于改变光束的频率。

4.根据权利要求3所述的快速高精度宽光谱光学波片的检测系统，其特征在于：所述起偏组件(23)包括固接在所述安装板(14)上的第一电机(231)以及固接在所述第一电机(231)输出轴上的第一偏振片(232)，所述第一电机(231)为空心杯电机。

5.根据权利要求4所述的快速高精度宽光谱光学波片的检测系统，其特征在于：所述安装板(14)和所述第一电机(231)之间设置有0度反馈组件(5)，所述0度反馈组件(5)用于反馈所述第一偏振片(232)的0度位置。

6.根据权利要求5所述的快速高精度宽光谱光学波片的检测系统，其特征在于：所述0度反馈组件(5)包括固接在所述安装板(14)上的光电开关板(51)以及固接在所述第一电机(231)输出轴上的定位板(52)，所述定位板(52)位于所述光电开关板(51)的发射端和接收端之间，所述定位板(52)上开设有缺口(521)，当所述缺口(521)位于所述光电开关板(51)的发射端和接收端之间时，所述光电开关板(51)的发射端发出的信号能够被接收端接收。

7.根据权利要求1所述的快速高精度宽光谱光学波片的检测系统，其特征在于：所述检偏臂(4)包括从上至下依次安装在所述安装座(1)一侧的第二变频组件(41)、偏振组件(42)以及探测器(43)，所述第二变频组件(41)用于改变从待测样品穿过的光束的频率，所述偏振组件(42)用于改变光束的偏振状态。

8.根据权利要求7所述的快速高精度宽光谱光学波片的检测系统，其特征在于：所述安装座(1)上安装有反射镜(15)和半反半透镜(16)，所述探测器(43)包括安装在所述安装座(1)上的第一探测器(431)和第二探测器(432)，所述反射镜(15)位于所述偏振组件(42)下方用于改变从偏振组件(42)穿出的光束的方向，所述半反半透镜(16)位于所述反射镜(15)一侧用于接收所述反射镜(15)反射的光束，所述第一探测器(431)位于所述半反半透镜(16)远离所述反射镜(15)的一侧用于接收所述半反半透镜(16)透射的光束，所述第二探测器(432)位于所述半反半透镜(16)一侧用于接收所述半反半透镜(16)反射的光束。

9.根据权利要求1所述的快速高精度宽光谱光学波片的检测系统，其特征在于：所述样品台(3)上开设有多条第一定位槽(32)，每条所述第一定位槽(32)均为圆形槽，多条所述第一定位槽(32)为同心圆设置。

10.根据权利要求1所述的快速高精度宽光谱光学波片的检测系统，其特征在于：所述样品台(3)上设置有多条第二定位槽(33)，所述第二定位槽(33)从所述样品台(3)的中心呈放射状开设，多条所述第二定位槽(33)环绕所述通孔(31)的轴线间隔开设，每条所述第二定位槽(33)处均刻有角度标识。

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