值由具体 情况而定），控制平台受计算机控制，能够以均匀速率使样片移动；除了改变光源参数和样 片类型的常规测量外，此发明还提供了更改样片在主光轴上的位置来测量的方法即激光Z 扫描方式。
[0019] 所述的装置中的探测头与偏振仪构成了自由空间偏振仪；探测头为可更替的外部 传感头，且其与偏振仪上对应的读出卡相连，更换不同的外部传感头与读出卡可实现不同 波长范围的测量；系统分别设计对应四个波长范围：400-700nm，700-1000nm，1000-1350nm 或 1300-1700nm。
[0020] 在所述的装置中，自由空间偏振仪采集激光，并在计算机相应的软件界面上通过 图像界面显示Poincare球、偏振椭圆度或实时曲线来计算Stokes参量即描述了强度或者 辐照度的S0、沿X轴或Y轴的线偏振光强度的S1、描述了沿X轴夹角为正负45°方向的线 偏振光强度的S2、圆偏振度的S3和偏振度即
【主权项】
1. 一种用于Z扫描的光学偏振度测量装置，其特征在于，其构成包括： 光源单元，该光源单元包括第一激光器（2)、第二激光器（5)和信号发生器（1)，其能够 产生不同波段的激光； 二向色分束器（8)，其能够为从光源单元入射的不同波段的入射光提供不同的分束 比； 薄膜样片测试单元，该薄膜样片测试单元包括第一非偏振分束器（10)和第二非偏振 分束器（16)以及第一样片控制台和第二样片控制台，其中第一非偏振分束器（10)和第二 非偏振分束器（16)分别与第一样片控制台和第二样片控制台连接，第一样片控制台和第 二样片控制台分别连接到第二聚焦透镜（13)和第一探测头（14)以及第三聚焦透镜（19) 和第探二测头（20)，所述第一样片控制台包括第一夹具（11)、第一样片（12)和第一控制平 台（15)，第二样片控制台包括第二夹具（17)、第二样片（18)和第二控制平台（21)，来自二 向色分束器（8)的光进入第一非偏振分束器而分为两束光，透射的光进入第一样片（12)， 反射的光进入第二非偏振分束器（16);以及 偏振仪， 其中，第一非偏振分束器（10)和第二非偏振分束器（16)将光束一分为二，其中分出来 的两束光偏振度相同， 其中，由光源单元产生的激光经由主光路到达薄膜样片测试单元，通过所述薄膜样片 测试单元的光利用偏振仪并借助计算机而在软件界面上显示以计算出样片对光的偏振度。
2. 根据权利要求1所述的光学偏振度测量装置，其特征在于：第一激光器（2)输出激 光的主光路、第二激光器（5)和第一激光器（2)同时输出激光的主光路，沿所述的第一激 光器（2)输出激光的主光轴方向上依次具有第一光纤（3)、第一准直器（4)、二向色分束器 (8)、第一聚焦透镜（9)、薄膜样片测试单元、第四聚焦透镜（22)、第三探测头（23)、偏振仪 (24)和计算机（25);所述的第二激光器（5)和第一激光器⑵同时输出激光的光路上具有 第二激光器（5)、第二光纤（6)和第一准直器（7)，来自第一准直器的光入射到二向色分束 器，其后续光路与第一激光器（2)输出激光的主光路相同。
3. 根据权利要求1所述的光学偏振度测量装置，其特征在于：第一样片（12)和第二样 片（18)分别固定在第一控制平台（15)和第二控制平台（21)，控制平台由计算机（25)控 制，在计算机的控制下，样片能够在平行于光路的平台Z轴移动。
4. 根据权利要求1所述的光学偏振度测量装置，其特征在于：连接激光器与准直器的 分别是第一光纤（3)和第二光纤（6)，两者均是保偏光纤。
5. 根据权利要求1所述的光学偏振度测量装置，其特征在于：准直器（4)与（7)的内 部包含凸透镜，以将激光变成平行光，从而使光最大效率的输出。
6. 根据权利要求1所述的光学偏振度测量装置，其特征在于：利用非偏振分束器分出 来的光作为参考光，即第四聚焦透镜（22)和第三探测头（23)构成了测量参考光偏振度的 一个模块单元。
7. 根据权利要求1所述的光学偏振度测量装置，其特征在于：探测头即第一探测头 (14)、第二探测头（20)、第三探测头（23)与偏振仪（24)中的对应读出卡构成了自由空间偏 振检测。
8. -种利用权利要求1所述的用于Z扫描的光学偏振度测量装置进行Z扫描光学偏振 度测量的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤： 调整光路阶段，该调整光路阶段主要包括：启动信号发生器（1);打开第一激光器（2); 调整二向色分束器（8)使之与光路成一定角度；调整第一非偏振分束器（10)和第二非偏振 分束器（16)与光路成一定角度；将第一样片（12)和第二样片（18)分别放在第一夹具（11) 和第二夹具（17)内，并将夹具放在控制平台的中心位置； Z扫描阶段，该阶段包括：调整信号发生器（1)的脉冲参数，打开第二激光器（5)，使两 个激光器发射不同波段的激光；上述不同波段的激光经过二向色分束器（8)，两束光合成 一束光；沿光路经过第一聚焦透镜（9)，进入第一非偏振分束器（10)，分出两束光，透射的 光进入第一样片（12)，经过第二聚焦透镜（13)到达第一探测头（14)，反射的光进入第二非 偏振分束器（16);以及 测试计算阶段，测试计算阶段包括：将载有第一样片（12)的第一夹具（11)移到-Z轴 上的某一点；载有第二样片（18)的第二夹具（17)移到-Z轴上的与第一样片（12)相同一 点；控制第一控制平台（15)、第二控制平台（21)同时同速率向+Z轴移动；利用偏振仪（24) 与计算机（25)在软件界面上显示所得到的数据，能够得出在Z扫描的方式下的材料对光的 偏振度的影响。
9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，使二向色分束器（8)与光路成45°的角 度，使第一非偏振分束器（10)和第二非偏振分束器（16)与光路成分别成45°的角度。
10. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，该方法还包括以下步骤： 调节第一聚焦透镜（9)，使激光聚焦于样片上，同时调节第二聚焦透镜（13)、第三聚焦 透镜（19)、第四聚焦透镜（22)，使激光聚焦于第一探测头（14)、第二探测头（20)、第三探测 头（23)的接受端；以及 光经由第二非偏振分束器（16)分出两束光，反射的光进入第二样片（18)，第三聚焦透 镜（19)到达第二探测头（20)，透射的光经过第四聚焦透镜（22)到达第三探测头（23)。
【专利摘要】本发明提供一种Z扫描光学偏振度测量装置和测量方法，用于优化设计光学传感器结构及研究方式。其主要特征在于，包括：可控的光源单元、薄膜样片测试单元及自由空间偏振仪。其中，可控的光源单元包括激光器、信号发生器和二向色分束器，可产生不同波段的激光；薄膜样片测试单元主要包括非偏振分束器、样片控制平台等；自由空间偏振仪主要包括外置探头和偏振仪，外置探测头的更换与不同波段的光源相对应；利用Z扫描方式测量激光透过薄膜样片的偏振度。此装置设计的元件组合比较灵活，测量方式比较新颖，并且准确性较高。
【IPC分类】G01J4-00
【公开号】CN104848944
【申请号】CN201510280657
【发明人】焦新兵, 薛松, 孙榕, 解佳欣
【申请人】上海理工大学
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年5月28日