分享到:
物理学 最近更新
实践美学:数学教学的另一种视角
重力教学论文:八年级物理重力教学方法浅论
论文:中考物理力学有效复习策略
论文:结合中考物理试题特征浅谈力学复习策略
中学物理教学资源挖掘和利用研究的实践与探索
初中数学分层教学论文:数学课堂中实施分层教学的做法
初中物理教学资源的挖掘和利用
中学物理教学过程中激发学生的学习兴趣
中学物理教学激发和培养学习兴趣
论现代农业示范区的规范建设与综合生产能力提升
数学教学过程中要培养学生的情感态度
帮助学生获得数学活动经验浅探
学生几何直观能力的培养
数学教学中的“思”与“问
基于变频器的单相电动机调速装置
毕业论文_暖贴行业的新兴与发展
汞离子对豌豆根尖细胞染色体行为的影响
初中数学教学中如何指导学生“会学”
美国高中物理教材习题设置的启示
议物理教学中科学素质的培养
激光回馈波片位相延迟测量的误差源及消除方法

摘 要:激光回馈是一种新型的波片位相延迟测量的方法。将波片放置在激光器与回馈镜之间,可使激光回馈波形产生偏振 90 度旋转(即跳变)现象,而两偏振态所占的周期比(占空比)与波片的位相延迟相关。先测得占空比即可由计算机自动给出波片位相延迟。采用正 反向两次扫描回馈镜,两次获得并测出占空比,可以很好地消除由于两偏振态损耗的波动造 成的测量误差,提高了该方法长期测量的稳定性。测量的重复性达到 0.5 度。该方法结构简 单,在线测量精度高,满足工业化生产的需要。


关键词:激光回馈;波片位相差;偏振跳变


1. 引言
波片作为位相延迟器,在与偏振光有关的光学系统中有着广泛的应用,如外差激光干涉 仪,偏振光干涉系统,偏光显微镜、椭偏仪、光隔离器、窄带光滤波器、可调光衰减器、光 盘驱动器光拾取头等等,其中波片的位相延迟误差会对系统产生影响[1]。正是由于波片在实 际光学系统中的广泛应用,波片的测量技术显得尤为重要。传统的测量方法有旋转消光法、 电光调制法、磁光调制法等,这些方法本质上都属于消光法,需要测角机构,使得整个系统 结构庞大,并且测角的精度会对测量结果产生很大的影响[2-6]。新型的测量方法包括激光频 率分裂法、激光回馈法等,激光频率分裂法精度很高,结构也很简单,但是需要对波片镀增 透膜,不适合实际生产的测量要求[7]。而激光回馈法中,待测波片在激光腔外,不需要进行 镀膜处理,而且整个系统中不需要测角机构以及高精度的检偏器,结构十分简单,因而大大 简化了测量的过程,很适合在线测量的需要。
激光回馈法是利用激光回馈中的偏振跳变现象,通过测量一个扫描周期中两个偏振态的 占空比来实现对波片的测量。由于在长期的测量过程中,很难保证激光器对于两个偏振态的 损耗完全相同,同时,波片的倾斜会造成两个偏振态的透过率不同,当两个偏振态的光强比 值发生变化时,会造成上述占空比的变化,最终导致测量结果产生误差。本文提出了一种双 向扫描测量的方法,可以从理论上完全消除这种误差源,有效地提高了该方法长期测量的准 确性。
测量装置:
 
图 1 激光回馈波片测量仪装置图
激光回馈波片位相延迟法的测量装置如图 1 所示,反射镜 M1、M2 及增透窗片 W 构成
半外腔单纵模 He-Ne 激光器,通过控制压电陶瓷 PZT2 可以使激光器始终在中心频率附近工 作;M3 为回馈镜,反射率为 10%,由压电陶瓷 PZT1 驱动,在计算器输出的三角波信号的 驱动下做往复运动;WP 为待测波片,其快轴方向与激光器的本征偏振方向一致;D1 为光 电探测器,探测激光器的光强信号,经放大器 APM 及 A/D 转换后送入计算机处理;P 为检 偏器,与光电探测器 D2 一起探测回馈信号的偏振信息。
在测量过程中,激光器保证始终工作在中心频率处,出射的线偏振光的偏振方向与波片 的快轴方向重合,PZT1 推动回馈镜 M3 来改变外腔腔长,则我们通过探测器 D2 可以探测 到偏振跳变的波形,根据激光回馈偏振跳变的理论,当回馈腔中存在双折射元件的时候,回 馈波形会产生偏振跳变现象,如图 2 所示。
2. 偏振跳变原理及误差源分析
2.1 o, e 光等效反射率及跳变原理
关于激光回馈偏振跳变理论已有文章做过详细的论述[8]。这里对该理论进行简化性的论 述。
我们把 M2 及回馈镜 M3 等效为 F-P 腔,由于回馈镜的反射率很低,所以我们只考虑
M3 的一次反射。记 M2 的反射系数为 r2 ,透射系数为 t2 ,回馈镜 M3 的反射系数为 r3 ,由 多光束干涉理论我们可以得到此 F-P 腔的等效反射系数为
 
其等效反射率为:
 
由于 r3 很小,可以忽略二阶项,于是等效反射率可简化为

R  R  2  r  r  t 2 
而等效腔镜反射率的变化,将直接影响光强信号。所以当外腔没有双折射元件的时候,随着回馈镜的移动,光强呈现为随 L 变化的余弦波形。

随机推荐
科学小论文:墨水的分子运动
宇宙时空论
周期运动是稳定物质基本状态
扫描隧道显微镜在单分子科学中的应用
激光核物理
ON INCOMPATIBILITY OF GRAVITATIONAL RADIATION WITH THE 1915
部分初中物理实验基本操作中的 “错”与“对”
牛顿与莱布尼兹创立微积分之解析
从光的干涉现象谈光的本性
万有引力真的失灵了吗

设为首页 | 关于我们 | 广告联系 | 友情链接 | 版权申明

Copyright 2009-2014 All Right Reserved [粤ICP备05100058号-11]