一种液晶指向矢快速测量装置及其实现方法与流程

技术特征：

1.一种液晶指向矢快速测量装置，其特征在于：包括从左到右依次并排放置的起偏器、扩束镜、检偏器以及成像屏；一待测扭曲向列型液晶设置于所述起偏器和扩束镜之间；一激光光源经过所述起偏器入射到扭曲向列型液晶；一位于所述扩束镜和检偏器之间的用以形成干涉条纹的晶体斜劈，所述晶体斜劈为带有劈角的双折射晶体，且呈四棱锥状；所述扩束镜和晶体斜劈之间设有一半圆形1/4波片；还包括一用以采集干涉条纹光强数据的线阵相机，所述线阵相机设置于所述成像屏的右侧，所述线阵相机的输出端连接至一计算机用以进行数据处理。

2.根据权利要求1所述的一种液晶指向矢快速测量装置，其特征在于：所述起偏器的偏振方向处于竖直方向。

3.根据权利要求1所述的一种液晶指向矢快速测量装置，其特征在于：所述半圆形1/4波片的快轴方向处于45°。

4.根据权利要求1所述的一种液晶指向矢快速测量装置，其特征在于：所述晶体斜劈的劈角为1°。

5.根据权利要求1所述的一种液晶指向矢快速测量装置，其特征在于：所述检偏器偏振方向处于45°。

6.一种根据权利要求1所述的液晶指向矢快速测量装置的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：所述激光光源经过起偏器以一定的角度入射到待测扭曲向列型液晶，通过调整起偏器的偏振方向使其平行于待测液晶入射光测液晶分子锚定方向；

步骤S2：在待测液晶出射光方向放置扩束镜，经所述扩束镜扩大后的光斑一部分直接入射到所述晶体斜劈，另一部分经过半圆形1/4波片入射到晶体斜劈，再经过所述检偏器在所述成像屏上形成两组分别对应液晶透射光相关偏振参数Δ和γ的干涉条纹；

步骤S3：采用线阵相机对所述的两组条纹进行同时采集，分别记录其光强数据；

步骤S4：经计算机对所述的光强数据进行滤波和除背景光处理，得到波谷或波峰位置，并与标准偏振光产生的波谷或波峰位置进行对比，计算出透射光的两相关偏振参数；

步骤S5：根据液晶指向矢的倾斜角θ和扭转角φ和透射光偏振态的关系，结合步骤S4中测得的偏振参数计算出液晶的指向矢。

7.根据权利要求6所述的一种液晶指向矢快速测量装置的实现方法，其特征在于：所述晶体斜劈的劈角为1°。

8.根据权利要求6所述的一种液晶指向矢快速测量装置的实现方法，其特征在于：所述激光光源的波长为632.8nm的He-Ne激光光源。

9.根据权利要求6所述的一种液晶指向矢快速测量装置的实现方法，其特征在于：所述线阵相机的像素是1280*1024的CCD相机。

10.根据权利要求6所述的一种液晶指向矢快速测量装置的实现方法，其特征在于：所述计算机进行数据处理时采用Labview软件平台，依次采用波峰检测模块中值滤波模块及数组操作模块，进行滤波、扣除背景光和寻找波谷或波峰的运算，具体为：

假设液晶中透射光的偏振态用琼斯矩阵表示，利用琼斯矩阵对偏振光的传播过程进行推到，得到经过1/4波片和未经过1/4波片的光路产生的干涉条纹对应的光强分别为：

I₁(y,Δ)＝1/2+1/2sin2ψcos(γ+l(y))

I₂(y,Δ)＝1/2+1/2sin2ψcos(Δ+l(y))

$l\left(y\right)=\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}(n_o-n_e)tan\mathrm{\α}\·y$

I₁中的γ是振幅比角通过1/4波片转换而来的相位差，Δ和γ意义相同，l(y)表示由劈角是α的晶体斜劈引入的相位差，与o光和e光的折射率差以及晶体斜劈横向位置坐标y相关，I₁只与位置坐标y和相位差Δ相关。相位差的大小表现为条纹位置的变化，因而通过对条纹的定位来测量Δ，γ：

$l_{\mathrm{\λ}}=\frac{\mathrm{\λ}}{(n_o-n_e)\·tan\mathrm{\α}}$

其中δy表示液晶中透射光产生的条纹与标准偏振光产生的条纹位置的变化量，l_λ表示条纹间距，即Δ和γ是通过条纹移动量与条纹间距l_λ的比值获得；

则通过晶体斜劈的偏光干涉将液晶中透射光转换成沿着一维方向的干涉条纹，通过对干涉条纹位置的测量获得液晶中透射光的相关偏振参数Δ和γ，根据液晶指向矢的倾斜角θ和扭转角φ与Δ和γ关系，进而计算出液晶指向矢的θ和φ。