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一種判斷鐵電液晶波片(FeLC)快慢軸方位的新方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于偏振光學(xué)檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種判斷鐵電液晶波片(FeLC)快慢軸方位的新方法。本發(fā)明根據(jù)旋轉(zhuǎn)波片法和相位調(diào)制法的基本原理，將待測(cè)FeLC置于橢偏場(chǎng)中，由偏振光學(xué)傳輸理論獲得出射光強(qiáng)與FeLC快慢軸參考方位之間的函數(shù)關(guān)系，通過(guò)測(cè)量FeLC調(diào)制后的兩個(gè)出射光強(qiáng)是否相等判斷其快慢軸的參考方位。該測(cè)量方法不依賴于FelC的相位延遲和調(diào)制角以及橢偏場(chǎng)中其他波片的相位延遲，測(cè)量方法簡(jiǎn)單易行且精度高，可以廣泛應(yīng)用于任意相位延遲的鐵電液晶波片的快慢軸判斷。
【專利說(shuō)明】-種判斷鐵電液晶波片（FeLC)快慢軸方位的新方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于偏振光學(xué)檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種適用于判斷鐵電液晶波片（FeLC) 快慢軸方位的新方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 鐵電液晶波片（FeLC)在低壓控制下將以一定的調(diào)制角快速變換其快慢軸方位， 從而實(shí)現(xiàn)對(duì)偏振態(tài)的調(diào)制，其作為重要的光電調(diào)制器件廣泛應(yīng)用于偏振光學(xué)、太陽(yáng)磁場(chǎng)測(cè) 量等研究領(lǐng)域。對(duì)于鐵電液晶波片，表示質(zhì)量的技術(shù)參量數(shù)量雖然沒(méi)有統(tǒng)一要求，但是，快 慢軸方向是必定要明確標(biāo)識(shí)的技術(shù)參量之一。目前波片快慢軸方位的判斷方法主要有邁克 爾遜干涉法、旋轉(zhuǎn)波片法、相位調(diào)制法、調(diào)制補(bǔ)償法等，然而這些方法主要適用于快慢軸方 位固定的波片。對(duì)于快慢軸方位快速變換的鐵電液晶波片，傳統(tǒng)的這些方法或者無(wú)法判斷， 或者操作非常復(fù)雜、測(cè)量精度低，不適于廣泛推廣。
[0003] 本發(fā)明中設(shè)定快速變換的兩個(gè)快軸方位的角平分線位置為其快慢軸參考方位，通 過(guò)判斷快慢軸參考方位代替判斷其真實(shí)的快慢軸方位。而且，F(xiàn)eLC的參考方位在偏振測(cè)量 中更有實(shí)際意義。本發(fā)明根據(jù)旋轉(zhuǎn)波片法和相位調(diào)制法的基本原理，將待測(cè)FeLC置于橢偏 場(chǎng)中，由偏振光學(xué)傳輸理論獲得出射光強(qiáng)與FeLC快慢軸參考方位角之間的函數(shù)關(guān)系，通過(guò) 測(cè)量FeLC調(diào)制后的兩個(gè)出射光強(qiáng)是否相等判斷其快慢軸的參考方位。該測(cè)量方法不依賴 于FelC的相位延遲和調(diào)制角以及橢偏場(chǎng)中其他波片的相位延遲，測(cè)量方法簡(jiǎn)單易行且精 度高，可以廣泛應(yīng)用于任意相位延遲的鐵電液晶波片的快慢軸判斷。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種判斷鐵電液晶波片（FeLC)快慢軸方位的新方法，該方 法可以判斷任意相位延遲的鐵電液晶波片的快慢軸方位。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下設(shè)計(jì)方案：
[0006] -種判斷鐵電液晶波片（FeLC)快慢軸方位的新方法，測(cè)量結(jié)構(gòu)主要包括光源1、 干涉濾光片2、起偏器3、被測(cè)樣品（FeLC)4、波片5、檢偏器6、探測(cè)器7、示波器8和電壓控 制器9。該判斷方法步驟如下 ：
[0007] 1)起偏器3和檢偏器6構(gòu)成一個(gè)正交偏振干涉光路，此時(shí)由檢偏器6輸出端光強(qiáng) 為零；
[0008] 2)將波片5放入光路中，置于檢偏器6之前，調(diào)整波片5使其快軸方位與起偏器的 透射光軸夾角為45度，構(gòu)成橢偏場(chǎng)；
[0009] 3)將被測(cè)樣品（FeLC) 4置于起偏器3之后波片5之前，由電壓控制器9控制輸出 電壓，被測(cè)樣品的快軸將以調(diào)制角△快速變換。設(shè)定變換的兩個(gè)快軸方位的角平分線位置 為被測(cè)樣品的快軸參考方位Θ，根據(jù)偏振光學(xué)傳輸理論得到兩個(gè)出射光強(qiáng)L和1 2與系統(tǒng) 各個(gè)偏振參數(shù)的關(guān)系如下：
[0010] L = 1-cos2 (2 θ + Δ ) cos δ「sin2 (2 θ + Δ ) cos δ cos δ jsin δ sin δ pin (2 θ + Δ ) (1)
[0011] I2 = 1-cos2 (2 θ - Δ ) cos δ「sin2 (2 θ - Δ ) cos δ cos δ Asin δ sin δ pin (2 θ - Δ ) (2)
[0012] Ι「Ι2 = (cos δ -1) cos δ i (cos2 (2 θ + Δ ) -cos2 (2 θ - Δ ))
[0013] +sin δ sin δ "sinU θ + A)-sin(2 θ - Δ)) (3)
[0014] 其中，δ 1和δ分別為波片5和被測(cè)樣品（FeLC)4的相位延遲。由⑶式可知， 當(dāng)Θ = ±45°時(shí)，兩個(gè)出射光強(qiáng)II和12相等。此時(shí)，被測(cè)樣品（FeLC)4的快軸參考方位 與起偏器透射光軸的夾角為45度；
[0015] 4)旋轉(zhuǎn)被測(cè)樣品（FeLC)4,出射光強(qiáng)由探測(cè)器7接收并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳送給示波 器8,由示波器8觀察輸出的兩個(gè)光強(qiáng)值的快速變化。當(dāng)兩光強(qiáng)相等時(shí)停止旋轉(zhuǎn)，此時(shí)被測(cè) 樣品（FeLC)4的快軸參考方位與起偏器透射光軸的夾角為45度；
[0016] 在上述的一種判斷鐵電液晶波片（FeLC)快慢軸方位的新方法中，所述的干涉濾 光片2根據(jù)被測(cè)波長(zhǎng)選擇，帶寬要求小于lnm ;
[0017] 在上述的一種判斷鐵電液晶波片（FeLC)快慢軸方位的新方法中，所述的波片5為 云母或石英或其他材料的波片，其快軸方位固定且相位延遲可以是除〇度和180度以外的 任意延遲；
[0018] 綜上所述，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0019] 1.通過(guò)判斷鐵電液晶波片快慢軸的參考方位代替判斷其真實(shí)的快慢軸方位，更有 實(shí)際應(yīng)用價(jià)值；
[0020] 2.通過(guò)測(cè)量?jī)蓚€(gè)出射光強(qiáng)是否相等判斷快慢軸的參考方位，判斷方法不依賴被測(cè) 樣品（FeLC)4的相位延遲δ、調(diào)制角Λ以及波片5的相位延遲δ i ;
[0021] 3.波片5的使用消除了快慢軸參考方位判斷的45度不確定性；
[0022] 4.整個(gè)測(cè)量方法和裝置簡(jiǎn)單易行，測(cè)試精度高，對(duì)實(shí)驗(yàn)條件和環(huán)境要求不高，適用 范圍廣。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023] 圖1為本發(fā)明一種判斷鐵電液晶波片（FeLC)快慢軸方位的新方法的構(gòu)成原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024] 本發(fā)明的實(shí)施例結(jié)合【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】如下：
[0025] 參見(jiàn)圖1，本發(fā)明一種判斷鐵電液晶波片（FeLC)快慢軸方位的新方法的結(jié)構(gòu)由光 源1、干涉濾光片2、起偏器3、被測(cè)樣品（FeLC)4、波片5、檢偏器6、探測(cè)器7、示波器8和電 壓控制器9組成。被測(cè)樣品（FeLC)4由電壓控制器9控制使得其快軸方位以調(diào)制角Λ快 速變換。光源1產(chǎn)生的光束通過(guò)干涉濾光片2濾光得到準(zhǔn)單色光，出射光束經(jīng)過(guò)起偏器3、 被測(cè)樣品（FeLC) 4、波片5、檢偏器6,被探測(cè)器7接收并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳送給示波器8。
[0026] 采用上述測(cè)量結(jié)構(gòu)，本發(fā)明一種判斷鐵電液晶波片（FeLC)快慢軸方位的新方法 測(cè)量步驟如下所示：
[0027] 1)起偏器3和檢偏器6構(gòu)成一個(gè)正交偏振干涉光路，此時(shí)由檢偏器6輸出端光強(qiáng) 為零；
[0028] 2)將波片5放入光路中，置于檢偏器6之前，調(diào)整波片5使其快軸方位與起偏器的 透射光軸夾角為45度，構(gòu)成橢偏場(chǎng)；
[0029] 3)將被測(cè)樣品（FeLC)4置于起偏器3之后，由鐵電液晶低壓控制電源9控制輸出 電壓，被測(cè)樣品的快軸將以調(diào)制角△快速變換。旋轉(zhuǎn)被測(cè)樣品（FeLC)4,由示波器8觀察輸 出的兩個(gè)光強(qiáng)值的快速變化。當(dāng)兩光強(qiáng)相等時(shí)停止旋轉(zhuǎn)，此時(shí)被測(cè)樣品（FeLC)4的快軸參 考方位與起偏器透射光軸的夾角為45度。
[0030] 上述各實(shí)施例可在不脫離本發(fā)明的范圍下加以若干變化，故以上的說(shuō)明所包含應(yīng) 視為例示性，而非用以限制本發(fā)明申請(qǐng)專利的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種判斷鐵電液晶波片（FeLC)快慢軸方位的新方法，其特征在于：一種判斷鐵電液 晶波片（FeLC)快慢軸方位的新方法，測(cè)量結(jié)構(gòu)主要包括光源1、干涉濾光片2、起偏器3、被 測(cè)樣品（FeLC)4、波片5、檢偏器6、探測(cè)器7、示波器8和電壓控制器9。該判斷方法步驟如 下： 1) 起偏器3和檢偏器6構(gòu)成一個(gè)正交偏振干涉光路，此時(shí)由檢偏器6輸出端光強(qiáng)為零； 2) 將波片5放入光路中，置于檢偏器6之前，調(diào)整波片5使其快軸方位與起偏器的透射 光軸夾角為45度，構(gòu)成橢偏場(chǎng)； 3) 將被測(cè)樣品（FeLC) 4置于起偏器3之后波片5之前，由電壓控制器9控制輸出電壓， 被測(cè)樣品的快軸將以調(diào)制角△快速變換。設(shè)定變換的兩個(gè)快軸方位的角平分線位置為被 測(cè)樣品的快軸參考方位Θ，根據(jù)偏振光學(xué)傳輸理論得到兩個(gè)出射光強(qiáng)L和1 2與系統(tǒng)各個(gè) 偏振參數(shù)的關(guān)系如下： 11. l-cosWQ+AjcosSfsir^OQ+AjcosScosSi+sinSsinSiSinQQ+A) (1) 12. l-cosWQ-AjcosSfsir^OQ-AjcosScosSi+sinSsinSiSinQQ-A) (2) I「I2 = (cos δ -1) cos δ i (cos2 (2 θ + Δ ) -cos2 (2 θ - Δ )) +sin δ sin δ i (sin (2 θ + Δ ) -s in(2 θ - Λ)) (3)其中，δ i和δ分別為波片5和被測(cè)樣品（FeLC)4的相位延遲。由（3) 式可知，當(dāng)Θ = ±45°時(shí)，兩個(gè)出射光強(qiáng)^和、相等。此時(shí)，被測(cè)樣品（FeLC)4的快軸參 考方位與起偏器透射光軸的夾角為45度； 4) 旋轉(zhuǎn)被測(cè)樣品（FeLC)4,出射光強(qiáng)由探測(cè)器7接收并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳送給示波器8， 由示波器8觀察輸出的兩個(gè)光強(qiáng)值的快速變化。當(dāng)兩光強(qiáng)相等時(shí)停止旋轉(zhuǎn)，此時(shí)被測(cè)樣品 (FeLC)4的快軸參考方位與起偏器透射光軸的夾角為45度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種判斷鐵電液晶波片（FeLC)快慢軸方位的新方法，其特征 在于：干涉濾光片2根據(jù)被測(cè)波長(zhǎng)選擇，帶寬要求小于lnm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種判斷鐵電液晶波片（FeLC)快慢軸方位的新方法，其特 征在于：波片5為云母或石英或其他材料的波片，其快軸方位固定且相位延遲δ可以是除 〇度和180度以外的任意延遲。
【文檔編號(hào)】G01M11/02GK104062094SQ201310088270
【公開日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2013年3月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月20日
【發(fā)明者】侯俊峰 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)