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专利号: 2019111766587
申请人: 长春理工大学
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:2024-02-28
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种高速实时响应的偏振态测量分析仪,其特征在于,包括:光学部分(100)和电路部分(200);

其中,所述光学部分(100)包括:光学镜头(101)、双色反射镜(102)、激光扩束准直镜(103)、指示光激光器(104)、消偏振分光棱镜一(151)、消偏振分光棱镜二(152)、消偏振分光棱镜三(153)、1/4波片(161)、检偏器一(171)、检偏器二(172)、检偏器三(173)、聚焦透镜一(181)、聚焦透镜二(182)、聚焦透镜三(183)和聚焦透镜四(184);

所述电路部分(200)包括:光电探测器一(211)、光电探测器二(212)、光电探测器三(213)和光电探测器四(214)、前置放大电路一(221)、前置放大电路二(222)、前置放大电路三(223)和前置放大电路四(224)、峰值保持电路一(231)、峰值保持电路二(232)、峰值保持电路三(233)和峰值保持电路四(234)、AD采集器一(241)、AD采集器二(242)、AD采集器三(243)和AD采集器四(244)、上位机(205)、下位机(206)和显示器(207);所述光电探测器一(211)、所述前置放大电路一(221)、所述峰值保持电路一(231)和所述AD采集器一(241)依次按顺序电连接,所述光电探测器二(212)、所述前置放大电路二(222)、所述峰值保持电路二(232)和所述AD采集器二(242)依次按顺序电连接,所述光电探测器三(213)、所述前置放大电路三(223)、所述峰值保持电路三(233)和所述AD采集器三(243)依次按顺序电连接,所述光电探测器四(214)、所述前置放大电路四(224)、所述峰值保持电路四(234)和所述AD采集器四(244)依次按顺序电连接,所述AD采集器一(241)、所述AD采集器二(242)、所述AD采集器三(243)和所述AD采集器四(244)均与上位机(205)电连接;上位机(205)、下位机(206)和显示器(207)依次电连接;

所述指示光激光器(104)发出的激光,经过所述激光扩束准直镜(103)扩束准直后,经过所述双色反射镜(102)反射到所述光学镜头(101)后,聚焦到目标测试点,目标测试点辐射或者散射的含有偏振信息的光信号,经所述光学镜头(101)变成平行光,透过所述双色反射镜(102),经所述消偏振分光棱镜一(151),均分成两束光信号,再分别经过所述消偏振分光棱镜二(152)和消偏振分光棱镜三(153),均分成四束光信号,将这四路光信号中的第一路信号,经所述聚焦透镜一(181)直接聚焦到所述光电探测器一(211)上;第二路信号,经过所述偏振器一(171),再经所述聚焦透镜二(182)聚焦到所述光电探测器二(212)上;第三路信号,经过所述偏振器二(172),再经所述聚焦透镜三(183)聚焦到所述光电探测器三(213)上;第四路信号,先经过所述1/4波片(161),再经过所述偏振器三(173),再经所述聚焦透镜四(184)聚焦到所述光电探测器四(214)上;

这四路信号作为所述电路部分(200)的输入端;进行光电转换,转换成电信号,再分别经过前置放大电路一(221)、前置放大电路二(222)、前置放大电路三(223)和前置放大电路四(224)进行信号放大后,由峰值保持电路一(231)、峰值保持电路二(232)、峰值保持电路三(233)和峰值保持电路四(234)进行信号的脉冲展宽,然后经AD采集器一(241)、AD采集器二(242)、AD采集器三(243)和AD采集器四(244)进行模数转换,由上位机(205)采集,并将相关信息通信给下位机(206),下位机(206)与显示器(207)相连,进行计算、显示和存储。

2.根据权利要求1所述的一种高速实时响应的偏振态测量分析仪,其特征在于,第一路信号记为Itotal,第二路信号记为I(0,0),第三路信号记为I(45°,0),第四路信号记为I(135°,π/2),根据这四路信号,计算斯托克斯参量:根据上述的斯托克斯参量,计算所测偏振光的偏振度为:

偏振的方位角为:

椭圆的椭圆率:

3.根据权利要求1所述的一种高速实时响应的偏振态测量分析仪,其特征在于,所述光学镜头(101)由至少镜组一(1011)、镜组二(1013)、光阑(1012)和窄带滤光片(1014)构成,在所述镜组二(1013)的焦点处,设有限制空间光噪声的光阑(1012),在镜组二(1013)的后面,设有窄带滤光片(1014),所述镜组一(1011)、所述光阑(1012)、所述镜组二(1013)和所述窄带滤光片(1014)依次同轴固定连接;所述镜组一(1011)将目标的辐射光,聚焦到所述镜组二(1013)的焦点处,经所述镜组二(1013)变成平行光,经窄带滤光片(1014)滤除带外噪声。

4.根据权利要求1所述的一种高速实时响应的偏振态测量分析仪,其特征在于,所述指示光激光器(104)工作在可见光波段。

5.根据权利要求1或4所述的一种高速实时响应的偏振态测量分析仪,其特征在于,所述双色反射镜(102)对指示光激光器(103)发出的可见激光全反射,而对系统考察的光波段透射,且约束系统主轴、指示光轴与所述双色反射镜(102)的法线共面,且满足全发射条件。

6.根据权利要求1所述的一种高速实时响应的偏振态测量分析仪,其特征在于,所述检偏器一(171)的透光轴水平放置,所述检偏器二(172)的透光轴与所述检偏器一(171)的透光轴成45°,所述检偏器三(173)的透光轴与所述检偏器二(172)的透光轴垂直,所述1/4波片(161)的快轴方向与所述检偏器三(173)透光轴成45°。

7.根据权利要求1所述的一种高速实时响应的偏振态测量分析仪,其特征在于,所述光电探测器一(211)、光电探测器二(212)、光电探测器三(213)和光电探测器四(214)均为硅基APD或者PIN光电二极管,或者InGaAs基APD或者PIN光电二极管。

8.根据权利要求7所述的一种高速实时响应的偏振态测量分析仪,其特征在于,探测器的选择,视测试的感兴波段而定,若感兴波段在400~1100nm选用硅基探测器,若感兴波段为900~1700nm,选用InGaAs基探测器,且这四个探测器,按照系统的响应时间要求,均能够实现信号ns级时间响应。

9.根据权利要求1所述的一种高速实时响应的偏振态测量分析仪,其特征在于,所述前置放大电路一(221)、所述前置放大电路二(222)、所述前置放大电路三(223)和所述前置放大电路四(224)具有相同的电特性参数,且具有相应ns量级窄脉冲信号的特性。

10.根据权利要求1所述的一种高速实时响应的偏振态测量分析仪,其特征在于,所述峰值保持电路一(231)、所述峰值保持电路二(232)、所述峰值保持电路三(233)和所述峰值保持电路四(234)具有相同的电特性参数,且可以实现ns级信号无失真或者低失真地展宽到μs量级,输出信号与原始信号具有良好的线性度。