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专利号: 2018104290904
申请人: 金华职业技术学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-10-25
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种磁光克尔信号测量方法,测量装置主要包括激光器、偏振控制器、隔离器、保偏环形器、偏振器、保偏光纤I、电光调制器、保偏光纤II、非球面镜、1/4波片、透镜台、原子力显微镜、探针、样品、磁体、样品台、电源、光电探测器、信号发生器、功率分配器I、计算机、低通滤波器、锁相放大器I、倍频器、功率分配器II、锁相放大器II、入射光路及反射光路,xyz为空间直角坐标系、xy平面为水平面,zx平面与水平面垂直,隔离器具有入口和出口两个端口,且光束仅能从入口输入并从出口输出,而出口进入的光束则无法到达入口,保偏环形器具有A、B、C三个端口,且从A端口进入保偏环形器的光束仅能从B端口输出、从B端口进入保偏环形器的光束仅能从C端口输出,电光调制器具有端口I和端口II,所述样品、磁体、样品台依次位于探针正下方,磁体连接有电源,所述探针为原子力显微镜探针且为圆台形状,所述圆台轴线方向与水平面垂直,所述探针中沿圆台轴线方向具有通孔,所述探针圆台形状的上底面直径为2微米、下底面直径为1微米,所述透镜台直径十厘米,所述光电探测器的一端光纤连接保偏环形器的C端口、另一端电缆连接倍频器,所述信号发生器两端分别电缆连接功率分配器I和功率分配器II,所述功率分配器II电缆连接锁相放大器II,所述锁相放大器II、锁相放大器I、计算机依次电缆连接,所述功率分配器I电缆连接电光调制器,所述功率分配器I电缆连接锁相放大器I,所述锁相放大器I、低通滤波器、倍频器、锁相放大器II依次电缆连接,所述保偏光纤I的一端连接偏振器、另一端连接电光调制器的端口I,保偏光纤II连接电光调制器的端口II,所述保偏光纤I和保偏光纤II均具有慢轴和快轴,保偏光纤I的慢轴与电光调制器的横磁模成45度角,保偏光纤II的慢轴与电光调制器的横磁模方向平行,1/4波片的慢轴与保偏光纤II的慢轴成45度角,所述激光器、偏振控制器、隔离器、保偏环形器、偏振器依次光纤连接,所述激光器发射的激光束依次经偏振控制器、隔离器的入口、隔离器的出口、保偏环形器的A端口、保偏环形器的B端口、偏振器、保偏光纤I、电光调制器、保偏光纤II、非球面镜、1/4波片、透镜台、原子力显微镜、探针,从而形成入射光路,从样品反射的光依次经探针、原子力显微镜、透镜台、1/4波片、非球面镜、保偏光纤II、电光调制器、保偏光纤I、偏振器、保偏环形器的B端口、保偏环形器的C端口、光电探测器,从而形成反射光路,所述探针的通孔的开口直径为500纳米,所述保偏光纤I长度为1.5米,保偏光纤II长度为9.5米,其特征是,所述一种磁光克尔信号测量方法的步骤如下:一.激光器发射中心波长800纳米的光,且光束中波长差小于10纳米,激光功率0.2毫瓦,光束的宽度大于2纳米且小于10纳米;

二.调整偏振控制器,使得偏振控制器与光源发出的部分偏振光准直,使得光的最大功率偏振方向与隔离器以及保偏环形器的慢轴耦合;

三.光束依次经过隔离器、保偏环形器的A端口、保偏环形器的B端口、偏振器及保偏光纤I后到达电光调制器端口I;

四.由于保偏光纤I的慢轴与电光调制器的横磁模成45度角,当光束到达电光调制器的端口I时,光的横磁模和横电模基本相等,在电光调制器中光束被分成两个正交偏振的分量,电光调制器中的横磁模和横电模分别定义为光I和光II,光I和光II分别与保偏光纤II的慢轴和快轴耦合;

五.光I和光II从保偏光纤II出来后经过非球面镜到达1/4波片,并被转变为两束偏振方向相反的圆偏振光;

六.当光I和光II在样品表面发生反射时,会产生不同的相位,相位差的一半为所需测量的克尔角,光I和光II在样品表面发生反射后穿过1/4波片时重新转变为线偏光,光I和光II的正交偏振分量的偏振互换,结果是,光I和光II分别耦合进入的保偏光纤II的快轴和慢轴;

七.光I和光II到达电光调制器的端口II,并在电光调制器中受到相位调制,当光I和光II重新耦合进入保偏光纤的慢轴,会发生干涉,光纤的快轴中剩余的光功率被偏振器过滤;

八.光束返回保偏环形器并偏转进入光电探测器;

九.分别采用锁相放大器I和锁相放大器II测量一阶谐波和二阶谐波,锁相放大器I的输入端之前连接有低通滤波器以过滤二阶谐波,锁相放大器I和锁相放大器II的积分时间均设置为一秒;

十.根据锁相放大器I得到的光强的一阶分量Iω和锁相放大器II得到的光强的二阶分量I2ω,以及光I和光II的相位差φm,由公式 计算得到克尔角,J1和J2分

别为一阶和二阶贝塞尔函数。