电光晶体z轴偏离角测量装置及测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光学检测领域，具体是一种电光晶体Z轴偏离角测量装置及测量方 法。
【背景技术】
[0002] 电极普克尔盒（PEPC)具有控制激光输出或隔离反射激光的功能，因此，在大型激 光装置中，常用于作为级间隔离的重要手段。电光晶体是PEPC中的关键部件，决定着PEPC 的性能，设计过程中要求其Z轴与通光面法线平行。因此需要实现Z轴偏离角的高精度测 量。
[0003] 传统的晶体光轴确定方法是X射线衍射法，但X射线衍射仪价格昂贵，需要专门的 检验及防护措施，使用不便。而且其测量晶体光轴方向，需要预先知道该晶体的结构参数以 及晶面与衍射峰的对应关系，测量方法复杂，测量范围有限。另一种方法是利用偏光显微镜 来实现晶体偏振光干涉，利用目镜的分划板和目测的办法测出光轴出露点相对于视域中心 的距离，结合显微镜的数值孔径可求出光轴偏离角，这种方法的误差较大（3° ~5° )。
【发明内容】
[0004] 本发明提供一种电光晶体Z轴偏离角测量装置和方法，解决现有的方法测量电光 晶体Z轴偏离角方法复杂、测量范围有限或误差大的问题。
[0005] 本发明的技术方案为：一种电光晶体Z轴偏离角测量装置，包括：按光路依次放 置的激光器（101)、显微物镜（102)、针孔（103)、可调光阑（104)、准直透镜（105)、起偏器 (106 )、反射镜（107 )、分束立方体（108 )、光屏（109 )、透镜一（110 )、待测晶体（111)、透镜二 (112)、检偏器（113)、成像透镜（114)、探测器（115)和计算机处理系统（116);其中，起偏器 (106)和检偏器（113)偏振方向垂直，透镜一（110)和透镜二（112)严格共辄，分束立方体 (108 )、反射镜（107 )、待测晶体（111)和光屏（109 )组成迈克尔逊干涉系统。
[0006] 进一步地，透镜一（110 )设有定位装置，保证其在移出光路后再次移入光路位置不 变，仍与透镜二严格共辄。
[0007] 进一步地，光屏（109)可以用C⑶或CMOS成像器件代替。
[0008] 进一步地，反射镜（107)的反射率与待测晶体（111)前表面的反射率在同一量级。
[0009] 采用本发明的一种电光晶体Z轴偏离角测量装置测量电光晶体Z轴偏离角的方 法，该方法主要包括以下步骤： A、 将透镜一（110)移出光路； B、 将可调光阑（104)调至最小，调整待测晶体（111)姿态，使待测晶体（111)前表面的 反射光斑和反射镜（107)的反射光斑在光屏处重合； C、 将可调光阑（104)调至最大，继续调整待测晶体（111)姿态，直至光屏出现零级干涉 条纹； D、 将透镜一（110)移入光路，计算机处理系统（116)采集锥光干涉图，计算光轴出露点 位置； E、计算机处理系统（116)完成计算待测晶体（111)Z轴偏离角。
[0010] 进一步地，测量装置投入使用前，需对待测晶体（111)表面法线进行标定，其标定 具体方法为： (1) 按照上述测量步骤A、B、C、D计算出光轴出露点的位置； (2) 旋转待测晶体（111) 一定角度重复步骤A、B、C、D再次计算出光轴出露点的位置； (3) 重复步骤（2)，完成多次测量，得到多组光轴出露点位置，利用最小二乘法拟合出其 轨迹为圆形，圆心位置即为待测晶体（111)表面法线对应位置。
[0011] 进一步地，步骤E中，计算待测晶体（111)Z轴偏离角的具体方法为：假设光轴出露 点坐标为U1,乃），待测晶体（111)表面法线坐标为UD，r。），透镜一（110)焦距为/，透镜一 (110)处光束口径为A探测器（115)上光斑直径对应的像素数为％
[0012] 本发明与现有技术相比具有如下有益效果： 本发明利用锥光干涉原理，采用迈克尔逊干涉原理实现晶体精密定位，通过图像匹配 算法实现光轴出露点中心计算，具有测量精度高、测量方法简单、测量重复性好等优点，具 有很大应用前景。
【附图说明】
[0013] 图1本发明实验装置示意图； 图2本发明待测晶体精密定位光路示意图； 附图标记说明：101-激光器；102-显微物镜；103-针孔；104-可调光阑；105-准直透 镜；106-起偏器；107-反射镜；108-分束立方体；109-光屏；110-透镜一；111-待测晶体； 112-透镜二；113-检偏器；114-成像透镜；115-探测器；116-计算机处理系统。
【具体实施方式】
[0014] 图1为本发明实验装置示意图，包括：按光路依次放置的激光器101、显微物镜 102、针孔103、可调光阑104、准直透镜105、起偏器106、反射镜107、分束立方体108、光屏 109、透镜一 110、待测晶体111、透镜二112、检偏器113、成像透镜114、探测器115和计算机 处理系统116 ;其中，起偏器106和检偏器113偏振方向垂直，透镜一 110和透镜二112严 格共辄，分束立方体108、反射镜107、待测晶体111和光屏109组成迈克尔逊干涉系统。
[0015] 激光器101发出的光经显微物镜102、针孔103和准直透镜105扩束准直后变成平 行光，入射至起偏器106形成线偏振光，再经透镜一 110汇聚至待检晶体111，在晶体中发生 双折射。光从待检晶体111中射出后再经由透镜二112准直成平行光，经过检偏器113后 由成像透镜114汇聚至探测器115探测面。
[0016] 测量装置投入使用前，需对待测晶体111表面法线进行标定，其标定具体方法为： A、 将透镜一 110移出光路； B、 将可调光阑104调至最小，调整待测晶体111姿态，使待测晶体111前表面的反射光 斑和反射镜107的反射光斑在光屏处重合； C、 将可调光阑104调至最大，继续调整待测晶体111姿态，直至光屏出现零级干涉条 纹； D、 将透镜一 110移入光路，计算机处理系统116采集锥光干涉图，计算光轴出露点位 置； F、旋转待测晶体111一定角度