专利名称：旋光器旋光角度的测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种旋光器旋光角度的测量装置，尤其涉及一种利用红 光光源测量旋光器旋光角度的测量装置。
背景技术：
光隔离器属于激光技术领域和光纤技术领域的无源器件，由旋光器和若 干个偏振晶体组成，其作用是在光路系统中允许传输正向光而隔离反向光， 避免反向光影响系统的稳定性。光隔离器在激光加工和光纤通信中得到广泛 的应用。
旋光器是光隔离器的重要元件，旋光器的旋光角度决定了光隔离器的隔 离度指标，因此精确测定和控制旋光器的旋光角度对于保证光隔离器的隔离 度指标非常关键。
现有技术中旋光器旋光角度的测量装置主要包括光源、起偏器、检偏器、
光探测元件、自动转台和计算机，其测量原理是釆用工作波长(主要是1060nm 和1550nm)的平行光束依次穿过起偏器、待测旋光器、检偏器后进入光探测 元件，利用计算机控制自动转台使检偏器在垂直于光的传播平面内旋转，旋 转过程中利用计算机记录光探测元件输出信号。旋转一周(360° )或数周后， 通过对光探测元件的输出信号和检偏器的旋转角度之间的扫描曲线确定消光 点的位置，分别测出旋光器移入和移出测量光路时消光点所对应的相位角度 值，从而测量出旋光角度。
上述现有技术中旋光器旋光角度的测量装置存在如下不足 (1 )采用光隔离器工作波长的平行光束来测量旋光角度，由于该光束是不可见光，难以直接调整测量光路，需要通过显示片或者借助于摄像机来调
整，这样对于旋光器的大规模生产和测试是极为不利的；而且需要增加工作 波长的稳定光源和相应的探测设施，致使整个测量光路更复杂，成本提高；
(2) 测量过程中需要人工移入移出旋光器，不利于大规才莫测试；
(3) 为了提高测量精度，需要经过数周的扫描，并对数周的扫描数据进 行事后分析才能得到比较理想的测量结果，^f吏得持续的测量时间过长；
(4 )测量结果受到光探测元件的背景噪声和外界环境信号的影响，测量 精度和灵敏度无法得到有效提高。
为了提高测量精度，现有技术中还提出了另 一些旋光器旋光角度的测量 装置，如采用将同一束光束分成两束光束，或者将同一束光束中的不同极化 分量分別作为测量信号和参考信号，将测量信号和参考信号输入到差分放大 电路，通过旋转角度和差分放大电路的输出信号关系曲线计算得到旋光器的 旋光角度。该测量装置由于采用双光路信号，有效地降低了光源自生稳定性 和外界环境因素的影响，但该测量装置的结构过于复杂，此外测量用的元件 增多，由元件引起的累积误差也会增大。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种旋光器旋光角度的测量装置，易调整测试
光路，有利于对旋光器的进行大规模生产和测试；且不需要昂贵的不可见工 作波长稳定光源和相关的探测设施及显示设施，降低成本。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种旋光器旋光角度的测量装置， 包括依次设置的发出入射光束的红光光源、将入射光束转换为偏振光的起偏 器、固定被测旋光器并带动被测旋光器移入或移出测量光路的自动升降平台、 固定在自动转台上并由自动转台带动旋转的检偏器、采集来自检偏器光信号 的光探测元件以及根据光探测元件输出信息和检偏器的旋转角度计算被测旋 光器旋光角度的计算机。本实用新型还包括控制器，所述计算机可以通过控制器与所述自动升降 平台连接，所述计算机还可以通过控制器与所述自动转台连接。
本实用新型还包括数据采集卡，所述计算机可以通过数据采集卡与所述 光探测元件连接。
本实用新型的红光光源可以为氦氖激光器。
利用该测量装置测量旋光器旋光角度的过程为
首先将旋光器移入测量光路；计算机控制自动转台带动检偏器旋转；在 旋转过程中，光探测元件采集由红光光源发出，且依次穿过起偏器、被测旋 光器、检偏器的光信号，并将输出信息传送至计算机；通常经过小于半周(180 度)的旋转，计算机即可根据输出信息查找到消光点；当查找到消光点时， 计算机控制自动转台带动检偏器在消光点附近小角度范围内(小于4度)来 回扫描多次，对多次扫描的数据进行平均，才艮据平均扫描数据确定消光点所 对应的精确相位角度值；
其次将旋光器移出测量光路；重复上述步骤，确定被测旋光器移出测量 光路时消光点所对应的精确相位角度值；
最后，计算机根据上述步骤获得的旋光器移入和移出测量光路时消光点, 所对应的精确相位角度值，计算出被测旋光器在红光波长下的旋光角度，进 而计算被测旋光器在不可见光工作波长下的旋光角度。
本实用新型提供的旋光器旋光角度的测量装置具有以下优点
1、 采用易获得的红光光源，可以通过工作波长和红光波长的旋光比计算 得到旋光器的旋光角度，由于光束是可见的，方便调整测量光路，有利于对 旋光器的进行大规模生产和测试；并且，不需要相对昂贵的不可见工作波长 的稳定光源和相关的探测设施及显示设施，大大降低了成本。
2、 对旋光器旋光角度的测量过程是自动完成的，测量过程中不需要人为 干预，有利于对旋光器的进行大规^莫生产和测试。
3、 执行小于半周(180度)的旋转扫描就能自动获取消光点的位置，不需要在执行全周(360度)扫描后，通过分析全周的扫描数据获取消光点的位置， 相对于现有技术，节省了测量时间。
4、消光点所对应的精确相位角度值是通过在消光点附近小角度范围(小 于4度)内来回扫描多次，并多次扫描的数据进行平均，再根据平均扫描数 据精确确定的，该多次平均的测量方法有效地避免了背景噪声和外界环境信 号的影响，提高了测量精度和灵敏度。
图1为本实用新型旋光器旋光角度的测量装置一具体实施例的示意图； 图2为本实用新型旋光器旋光角度的测量装置一具体实施例中光探测元 件输出信息与检偏器的旋转角度的曲线示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。 如图l所示，为本实用新型旋光器旋光角度的测量装置一具体实施例的 示意图，本实施例包括依次设置的红光光源10、起偏器11、自动升降平台 13、检偏器14、自动转台15、光探测元件16和计算机17，其中红光光源IO 可以为一台经过准直的氦氖激光器，红光光源IO发出一束入射光束，该入射 光束为平行光束，入射光束依次穿过将入射光束转换为偏振光的起偏器11、 被测旋光器12、检偏器.14后进入光探测元件16,光探测元件16采集来自检 偏器14的光信号并将输'出信息传送至计算机17,计算机17采集光探测元件 16的输出信息，根据该输出信息和检偏器14的旋转角度计算被测旋光器12 的旋光角度。其中被测旋光器12固定在自动升降平台13上，自动升降平台 13带动被测旋光器12移入或移出测量光路20;检偏器14固定在自动转台 15上，自动转台15带动检偏器14旋转。
进一步地，本实施例还可以包括控制器18，计算机17通过控制器18与自动升降平台13连接，并对其进行控制，使得自动升降平台13带动被测旋 光器12移入或移出测量光路20;计算机17还可以通过控制器18与自动转 台15连接，并对其进行控制，使得自动转台15带动检偏器14旋转，同时计 算机17可以获取自动转台15的旋转角度，进而获取检偏器14的旋转角度。
本实施例还可以包括数据采集卡19,计算机17通过数据采集卡19采集 光探测元件16的输出信息。
本实施例通过旋光器旋光角度的测量方法进一步介绍本实用新型的技术 方案。
本实施例的测量方法主要包括以下步骤
步骤l、红光光源IO发出一束入射光束，该入射光束为平行光束； 步骤2、计算机.17通过控制器18控制自动升降平台13将被测旋光器12 移入测量光^各20;
步骤3、计算机17通过控制器18控制自动转台15，使自动转台15带动 检偏器14旋转；在旋转的过程中，光探测元件16采集来自检偏器14的光信 号，计算机17通过数据采集卡19自动釆集光探测元件16的输出信息，此时， 光探测元件16已被调节到高灵敏度档位上，除了消光点附近外，光探测元件 16输出的光强度均为饱和值；通常经过小于半周U80度)的旋转，计算机 17即可根据输出信息查找到消光点，记录消光点所对应的相位角度值；该步 骤初步确定了消光点的位置，称为粗扫描过程；
步骤4、当查找到消光点时，计算机17控制自动转台15，使自动转台 15带动4企偏器14在消光点附近小角度范围内(小于4度)来回扫描多次， 对多次扫描的数据进行平均，根据平均扫描数据确定消光点所对应的精确相 位角度值，该精确相位角度值用e!来表示；该步骤精确确定了消光点的位置， 称为精扫描过程；
步骤5、计算机17通过控制器18控制自动升降平台13将被测旋光器12 移出测量光路20;步骤6、重复纟丸行步骤3和步骤4，确定被测旋光器12移出测量光路20 时消光点所对应的精确相位角度值，该精确相位角度值用02来表示；
步骤7、计算机17根据上述步骤获得的被测旋光器12移入和移出测量 光路20时消光点所对应的精确相位角度值e,和e2，计算出被测旋光器12在
红光波长下的旋光角度，用6r来表示，6^02-0"
步骤8、计算机17根据旋光器在红光波长和不可见光工作波长下的旋光 比(用K来表示)以及步骤7中获得的被测旋光器12在红光波长下的旋光 角度0r，计算被测旋光器12在不可见光工作波长下的旋光角度，用e来表示，
e=eR+K。
步骤3中，具体地说，预先设定光强度的域值，该域值设定在光探测元 件16的饱和值附近，且小于饱和值；计算机17根据光探测元件16的输出信 息和自动转台15输出的检偏器14的旋转角度，记录当光强度下降到域值时 所对应的相位角度值，用0a来表示，以及紧接着当光强度上升到域值时所对 应的相位角度值，用0b来表示，计算0a和eB的中值得到消光点所对应的相
位角度值，用9m来表示，eM=(eA+eB)—2。
如图2所示，为本实用新型旋光器旋光角度的测量装置一具体实施例中 随相位角度变化时光探测元件16输出信息的扫描曲线示意图，其中横轴x表 示相位角度值,'纵轴y表示光探测元件16输出的归一化光强，N表示归一化 光强域值；曲线1为被测旋光器12移入测量光路20时查找消光点位置的扫 描曲线，曲线2为被测旋光器12移出测量光路20时查找消光点位置的扫描 曲线；在曲线1上，.A点表示光强度下降到域值N之处，此处所对应的相位 角度值用0a来表示，B点表示光强度再次上升到域值N之处，此处所对应的
相位角度值用6b来表示，则消光点M点所对应的相位角度值eM气eA+eB)+2;
在曲线2上，A'点表示光强度下降到域值N之处，此处所对应的相位角度值 用6a'来表示，B'点表示光强度再次上升到域值N之处，此处所对应的相位角
度值用eB'来表示，则消光点M'点所对应的相位角度值eMH;eA'+eB')二2。本实施例采用易获得的红光光源10,可以通过工作波长和红光波长的旋
光比计算得到被测旋光器12的旋光角度，由于光束是可见的，方便调整测量 光路20，有利于对旋光器的进行大规模生产和测试；并且，不需要相对昂贵 的不可见工作波长的稳定光源和相关的探测设施及显示设施，大大降低了成 本。
本实施例对旋光器旋光角度的测量过程是自动完成的，测量过程中不需 要人为干预，有利于对旋光器的进行大规模生产和测试。
本实施例通过实施粗扫描过程和精扫描过程，使得执行小于半周(180度) 的扫描就能自动获取消光点的位置，不需要在执行全周(360度)扫描后，通 过分析全周的扫描数据获取消光点的位置，相对于现有技术，节省了测量时 间。
本实施例的精扫描过程中，消光点所对应的精确相位角度值是通过在消 光点附近小角度范围(小于4度)内来回扫描多次，并多次扫描的数据进行 平均，再根据平均扫描数据精确确定的，该多次平均的测量方法有效地避免 了光探测元件16的背景噪声和外界环境信号的影响，提高了测量精度和灵敏 度。
最后应说明的是以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非 对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的 普通技术人员应当理解其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行 修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不 使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
权利要求1、一种旋光器旋光角度的测量装置，其特征在于，包括依次设置的发出入射光束的红光光源、将入射光束转换为偏振光的起偏器、固定被测旋光器并带动被测旋光器移入或移出测量光路的自动升降平台、固定在自动转台上并由自动转台带动旋转的检偏器、采集来自检偏器光信号的光探测元件以及根据光探测元件输出信息和检偏器的旋转角度计算被测旋光器旋光角度的计算机。
2、 根据权利要求1所述的旋光器旋光角度的测量装置，其特征在于，还 包括控制器，所述计算机通过控制器与所述自动升降平台连接。
3、 根据权利要求2所述的旋光器旋光角度的测量装置，其特征在于，所 述计算机通过所述控制器与所述自动转台连接。
4、 根据权利要求3所述的旋光器旋光角度的测量装置，其特征在于，还 包括数据采集卡，所述计算机通过数据采集卡与所述光探测元件连接。
5、 根据权利要求1-4任一所述的旋光器旋光角度的测量装置，其特征 在于，所述红光光源为氦氖激光器。
专利摘要本实用新型涉及一种旋光器旋光角度的测量装置，包括依次设置的发出入射光束的红光光源、将入射光束转换为偏振光的起偏器、固定被测旋光器并带动被测旋光器移入或移出测量光路的自动升降平台、固定在自动转台上并由自动转台带动旋转的检偏器、采集来自检偏器光信号的光探测元件以及根据光探测元件输出信息和检偏器的旋转角度计算被测旋光器旋光角度的计算机；本实用新型提供的旋光器旋光角度的测量装置方便调整测量光路，有利于对旋光器的进行大规模生产和测试；并且，不需要相对昂贵的不可见工作波长的稳定光源和相关的探测设施及显示设施，大大降低了成本。
文档编号G01J4/00GK201149528SQ20082000576
公开日2008年11月12日 申请日期2008年2月19日 优先权日2007年11月21日
发明者峰 伍, 刘爱明, 陆耀东 申请人:北京光电技术研究所