一种检测线偏振入射光偏振角的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种偏振角的检测技术，特别涉及一种检测线偏振入射光偏振角的方 法。
【背景技术】
[0002] 偏振光在科学技术及工业领域中有着广泛的应用，偏振角的检测技术也随着偏振 光应用的发展而发展。本发明涉及到的方法是利用导模共振滤波器的光学性质来检测偏振 角，具有精度高、可集成的优点。专利（【申请号】201310122349. 8)提出了一种光的偏振状态 自动检测装置：在程序控制下，减速电机控制光路前端的检偏器及四分之一波片进入或退 出光路，步进电机控制检偏器及四分之一波片的旋转角度，光强传感器检测光强度的变化， 自动对入射光的偏振状态作出判断。本发明不需要检偏器和四分之一波片，提出基于导模 共振效应滤波器的反射光谱特性检测线偏振入射光源的偏振角的方法。
[0003] 导模共振效应是1902年Wood发现的一种反常光学现象，指衍射波与光栅结构 所支持的泄漏模之间发生耦合而引起的衍射谱的突变现象。具体现象为：当入射光波长满 足导模共振滤波器的共振条件时，会出现强烈的反射现象，反射率接近于1。而当结构参数 (如光栅周期，光栅厚度，波导层厚度等)和外界条件(如入射角，入射波长，环境折射率等)发 生变化时，导模共振滤波器具有突然快速变化其光学性质的特性，表现为峰值的移动、分裂 及消失。其中，光矢量与入射面之间的夹角称为振动的偏振角，而峰值波长处的反射率会随 着偏振角的变化而变化，两者之间存在着一定的函数关系。
【发明内容】
[0004] 本发明是针对偏振角的检测技术问题，提出了一种检测线偏振入射光偏振角的方 法，利用导模共振效应滤波器的反射光谱特性检测线偏振入射光源的偏振角，可以通过制 作不同结构参数的滤波器进行替换来满足不同的入射波长，从而可以实现对各个波长的的 入射线偏振光的偏振角检测。
[0005] 本发明的技术方案为：一种检测线偏振入射光偏振角的方法，具体包括如下步 骤： 1)根据所需测试光源波长范围设计导摸共振滤波器，使得导模共振滤波器在光源的波 长范围内有两个共振峰位置；2)使用光纤及准直器把待测线偏振入射光调整为平行出射 光； 3) 将制作完成的导模共振滤波器放入光路中，将步骤2)调整后出射光垂直入射步骤 1)的导摸共振滤波器的上层，在导摸共振滤波器下方使用耦合器及光谱分析仪接收透射 光，光谱分析仪通过数据处理得到光源波长范围内完整的反射谱，从而得出两个共振峰位 置的波长及其对应的反射率； 4) 将步骤1)导摸共振滤波器参数输入GSolver软件，设定不同的偏振角，计算不同偏 振角所对应的两处峰值波长处的反射率，拟合出偏振角与反射率之间的函数关系曲线图， 将步骤3)得到的两处峰值位置处的反射率对应到拟合的曲线图中，读取到的横坐标即是该 光源的偏振角。
[0006] 所述导模共振滤波器从上至下依次为一维矩形光栅层、波导层和基底，通过调节 光栅周期粗调，再通过光栅槽深和波导层厚度进行微调，使得导模共振滤波器在光源的波 长范围内有两个共振峰位置。
[0007] 本发明的有益效果在于：本发明检测线偏振入射光偏振角的方法，本发明不需要 检偏器和四分之一波片，提出基于导模共振效应滤波器的反射光谱特性检测线偏振入射光 源的偏振角的方法。所用滤波器结构简单，制作工艺也较为容易，可以通过滤波器不同结构 参数的调整得到的光谱来满足不同的入射波长，从而实现对各个波长的的入射线偏振光的 偏振角检测。
【附图说明】
[0008] 图1为本发明导模共振滤波器结构示意图； 图2为本发明反射率与偏振角之间的函数关系示意图。
【具体实施方式】
[0009] 针对待测光源波长范围600~690nm，所设计的导模共振滤波器的两个共振峰位 置也必须在光源的波长范围内，通过观察两个峰值来得出待测光源的偏振角，故本发明所 设计的滤波器的结构如图1所示，导模共振滤波器从上至下依次为一维矩形光栅层、波导 层和基底，波导层和基底大小相等，所选用的材料和参数都具有灵活性，可以根据现有的工 艺条件而定，在能够产生两个导模共振峰的前提下，共振峰的位置主要通过光栅周期来调 节，通过光栅槽深和波导层厚度也能进行微调。具体参数是以BK7作为基底，厚度3_，波导 层材料为氧化铪，折射率为1. 98,厚度256nm，光栅层以光刻胶作为材料，折射率为1. 63,周 期360nm，槽深134nm，填充系数0. 5。对上述结构参数的滤波器通过GSolver软件进行计 算，得到的不同偏振角所对应的两处峰值波长处的反射率如下表所示：
【主权项】
1. 一种检测线偏振入射光偏振角的方法，其特征在于，具体包括如下步骤： 1)根据所需测试光源波长范围设计导摸共振滤波器，使得导模共振滤波器在光源的波 长范围内有两个共振峰位置；2)使用光纤及准直器把待测线偏振入射光调整为平行出射 光； 3) 将制作完成的导模共振滤波器放入光路中，将步骤2)调整后出射光垂直入射步骤 1)的导摸共振滤波器的上层，在导摸共振滤波器下方使用耦合器及光谱分析仪接收透射 光，光谱分析仪通过数据处理得到光源波长范围内完整的反射谱，从而得出两个共振峰位 置的波长及其对应的反射率； 4) 将步骤1)导摸共振滤波器参数输入GSolver软件，设定不同的偏振角，计算不同偏 振角所对应的两处峰值波长处的反射率，拟合出偏振角与反射率之间的函数关系曲线图， 将步骤3)得到的两处峰值位置处的反射率对应到拟合的曲线图中，读取到的横坐标即是该 光源的偏振角。
2. 根据权利要求1所述检测线偏振入射光偏振角的方法，其特征在于，所述导模共振 滤波器从上至下依次为一维矩形光栅层、波导层和基底，通过调节光栅周期粗调，再通过光 栅槽深和波导层厚度进行微调，使得导模共振滤波器在光源的波长范围内有两个共振峰位 置。
【专利摘要】本发明涉及一种检测线偏振入射光偏振角的方法，利用导模共振效应滤波器的反射光谱特性检测线偏振入射光源的偏振角，可以通过制作不同结构参数的滤波器进行替换来满足不同的入射波长，从而可以实现对各个波长的入射线偏振光的偏振角检测。本发明不需要检偏器和四分之一波片，所用滤波器结构简单，制作工艺也较为容易，可以通过滤波器不同结构参数的调整得到的光谱来满足不同的入射波长，从而实现对各个波长的入射线偏振光的偏振角检测。
【IPC分类】G01J4-00
【公开号】CN104634453
【申请号】CN201510057935
【发明人】王 琦, 李业, 张大伟, 王建宇, 黄甜, 黄元申
【申请人】上海理工大学
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年2月3日