一種光彈調(diào)制器的任意峰值延遲量的校準(zhǔn)方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)屬于信號(hào)調(diào)制技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種光彈調(diào)制器的峰值延遲量的校準(zhǔn)方法。本發(fā)明專利技術(shù)采用的技術(shù)方案是：將光彈調(diào)制器置于兩個(gè)偏振器之間；入射光依次經(jīng)過(guò)起偏器、光彈調(diào)制器、檢偏器后，由探測(cè)器測(cè)量；設(shè)置光彈調(diào)制器的峰值延遲量，探測(cè)器上獲得一個(gè)波形；將該波形輸出為數(shù)字信號(hào)，采用軟件對(duì)波形進(jìn)行擬合，從而獲得峰值延遲量的實(shí)際值（即擬合值）。基于峰值延遲量的設(shè)置值與實(shí)際值的關(guān)系計(jì)算獲得任意峰值延遲量所需的設(shè)置值。本發(fā)明專利技術(shù)能夠?qū)鈴椪{(diào)制器任意峰值延遲量進(jìn)行校準(zhǔn)，主要用于信號(hào)調(diào)制技術(shù)和誤差修正。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于信號(hào)調(diào)制
，具體涉及光彈調(diào)制器的任意峰值延遲量的校準(zhǔn)方法。
技術(shù)介紹
光彈調(diào)制器是一種基于光彈效應(yīng)的相位調(diào)制器件，具有通光孔徑大、全視場(chǎng)角大、調(diào)制頻率高、使用波段寬、驅(qū)動(dòng)電壓低、功耗小等優(yōu)點(diǎn)，是偏振調(diào)制技術(shù)中的核心器件，在生物物理、物理化學(xué)、晶體生長(zhǎng)等領(lǐng)域有著極其廣泛的應(yīng)用。精確校準(zhǔn)光彈調(diào)制器是獲得準(zhǔn)確測(cè)量的前提與基礎(chǔ)。校準(zhǔn)光彈調(diào)制器通常采用示波器特征波形、基頻分量、二次諧波分量或直流分量為零或極值、單光子計(jì)數(shù)等方法（PEM-100photoelasticmodulatorusermanual;AppliedOptics,15,1960,1976;ThinSolidFilms,455,78,2004.）。上述各個(gè)方法都是對(duì)單一的峰值延遲量進(jìn)行校準(zhǔn)，其中峰值延遲量為π的整數(shù)倍時(shí)示波器上的波形是“平頭”或“平底”特征，峰值延遲量為2.405時(shí)直流分量為零，峰值延遲量為1.841時(shí)基頻分量幅度最大，峰值延遲量為5.136時(shí)二次諧波分量為零。對(duì)于單一峰值延遲量的校準(zhǔn)，如果在某些波段范圍內(nèi)光彈調(diào)制器能夠?qū)崿F(xiàn)的峰值延遲量小于標(biāo)定時(shí)的峰值延遲量，則在此波段范圍內(nèi)無(wú)法校準(zhǔn)光彈調(diào)制器。另外，光強(qiáng)的波動(dòng)也會(huì)嚴(yán)重影響校準(zhǔn)精度。復(fù)雜的單光子計(jì)數(shù)技術(shù)無(wú)法實(shí)用于光彈調(diào)制器的校準(zhǔn)。針對(duì)上述各種標(biāo)定方法的不足,本專利技術(shù)提出一種在光彈調(diào)制器的整個(gè)工作區(qū)間內(nèi)精確校準(zhǔn)任意峰位延遲量的新方法,其光學(xué)系統(tǒng)及信號(hào)處理簡(jiǎn)單且校準(zhǔn)精度和入射光強(qiáng)、光學(xué)元件方位角無(wú)關(guān),此外該方法無(wú)需相移器，非常適合于多波長(zhǎng)、全范圍的光彈調(diào)制器的精確校準(zhǔn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種精確校準(zhǔn)光彈調(diào)制器任意峰值延遲量的新方法,適合于多波長(zhǎng)、全范圍的光彈調(diào)制器的精確校準(zhǔn)。校準(zhǔn)原理如下：當(dāng)方位角為0°的光彈調(diào)制器置于方位角分別為45°和-45°的起偏器和檢偏器之間時(shí)，探測(cè)器上測(cè)量的光強(qiáng)隨時(shí)間的變化規(guī)律為：（1）其中，I0是入射光強(qiáng)，是峰值延遲量，是光彈調(diào)制器對(duì)入射光的調(diào)制角頻率，是探測(cè)器上的信號(hào)隨時(shí)間的變化。示波器測(cè)量的輸出為數(shù)字波形，采用公式（1）對(duì)輸出波形進(jìn)行擬合就可以得到峰值延遲量。這個(gè)方法能夠用于精確校準(zhǔn)任意的峰值延遲量。本專利技術(shù)提供的光彈調(diào)制器的校準(zhǔn)方法，具體步驟為：（1）將光彈調(diào)制器設(shè)置于起偏器、檢偏器之間，入射光依次經(jīng)過(guò)起偏器、光彈調(diào)制器、檢偏器，由探測(cè)器進(jìn)行測(cè)量；（2）設(shè)置峰值延遲量，探測(cè)器上獲得相應(yīng)的波形；數(shù)值擬合波形信號(hào)獲得峰值延遲量的實(shí)際值，并進(jìn)一步得到峰值延遲量設(shè)置值與實(shí)際值間的關(guān)系；（3）根據(jù)設(shè)置值與實(shí)際值間的關(guān)系，計(jì)算獲得任意峰值延遲量所需的設(shè)置值。本專利技術(shù)中，所述的起偏器和檢偏器為偏振棱鏡、散射型偏振器或二向色性線性偏振器。本專利技術(shù)中，所述的起偏器和檢偏器的透光軸與光彈調(diào)制器的振動(dòng)軸不重合。本專利技術(shù)中，所述的入射光是激光、白熾燈、汞燈。本專利技術(shù)中，所述的探測(cè)器是能夠輸出數(shù)字信號(hào)的測(cè)量?jī)x器，包括示波器和數(shù)據(jù)采集板。本專利技術(shù)中，所述的光彈調(diào)制器和檢偏器中間，還可以放置引入固定相移的相移器。本專利技術(shù)中，所述的相移器為泡克爾斯盒、克爾盒、液晶相位延遲器、波片、巴比涅補(bǔ)償器、索雷補(bǔ)償器或貝雷克補(bǔ)償器。附圖說(shuō)明圖1為校準(zhǔn)光彈調(diào)制器的光路圖。圖2為峰值延遲量的設(shè)置值為2.513時(shí)的示波器波形（空心圓）和采用函數(shù)擬合（實(shí)線）得到的峰位延遲量為2.627。圖3為峰值延遲量的設(shè)置值為3.142時(shí)的示波器波形（空心圓）和采用函數(shù)擬合（實(shí)線）得到的峰位延遲量為3.230。圖4為峰值延遲量的設(shè)置值為4.398時(shí)的示波器波形（空心圓）和采用函數(shù)擬合（實(shí)線）得到的峰位延遲量為4.515。圖5為峰值延遲量擬合值y與峰值延遲量設(shè)置值x間的線性關(guān)系為y=1.01*x+0.059。具體實(shí)施方式下面通過(guò)具體實(shí)施例進(jìn)一步描述本專利技術(shù)：實(shí)施例1：校準(zhǔn)光彈調(diào)制器的光路圖如圖1所示。氦氖激光經(jīng)過(guò)方位角為45°的偏振棱鏡（起偏器）后，經(jīng)過(guò)方位角為0°的光彈調(diào)制器，然后再經(jīng)過(guò)方位角為-45°的偏振棱鏡（檢偏器），隨后光入射到光電二極管上，光電二極管輸出的電信號(hào)被示波器檢測(cè)。設(shè)置光彈調(diào)制器控制器上的峰值延遲量，示波器上的波形隨之改變。數(shù)字輸出示波器上的波形。采用函數(shù)擬合獲得峰值延遲量的擬合值。在峰值延遲量的可調(diào)范圍內(nèi)，逐漸改變峰值延遲量的設(shè)置值并依次擬合獲得對(duì)應(yīng)的峰值延遲量擬合值。擬合得到可調(diào)范圍內(nèi)的峰值延遲量擬合值與峰值延遲量設(shè)置值間的線性關(guān)系。對(duì)于任意峰值延遲量的真實(shí)值（即擬合值），可以通過(guò)上述線性關(guān)系反推得到峰值延遲量的設(shè)置值。峰值延遲量的設(shè)置值為2.513時(shí)的示波器波形為空心圓，采用函數(shù)擬合（實(shí)線）得到的峰位延遲量為2.627。如圖2所示。峰值延遲量的設(shè)置值為3.142時(shí)的示波器波形為空心圓，采用函數(shù)擬合（實(shí)線）得到的峰位延遲量為3.230。如圖3所示。峰值延遲量的設(shè)置值為4.398時(shí)的示波器波形為空心圓，采用函數(shù)擬合（實(shí)線）得到的峰位延遲量為4.515。如圖4所示。峰值延遲量擬合值y與峰值延遲量設(shè)置值x間的線性關(guān)系為y=1.01*x+0.059。如圖5所示。本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種光彈調(diào)制器的任意峰值延遲量的校準(zhǔn)方法，當(dāng)方位角為0°的光彈調(diào)制器置于方位角分別為45°和?45°的起偏器和檢偏器之間時(shí)，探測(cè)器上測(cè)量的光強(qiáng)隨時(shí)間的變化規(guī)律為：（1）其中，I0是入射光強(qiáng)，是峰值延遲量，是光彈調(diào)制器對(duì)入射光的調(diào)制角頻率，是探測(cè)器上的信號(hào)隨時(shí)間的變化；示波器測(cè)量的輸出為數(shù)字波形，采用公式（1）對(duì)輸出波形進(jìn)行擬合，即得到峰值延遲量，具體步驟為：（1）將光彈調(diào)制器設(shè)置于起偏器、檢偏器之間，入射光依次經(jīng)過(guò)起偏器、將光彈調(diào)制器、檢偏器，由探測(cè)器進(jìn)行測(cè)量；（2）設(shè)置峰值延遲量，探測(cè)器上獲得相應(yīng)的波形；數(shù)值擬合波形信號(hào)獲得峰值延遲量的實(shí)際值，并進(jìn)一步得到峰值延遲量設(shè)置值與實(shí)際值之間的關(guān)系；（3）基于設(shè)置值與實(shí)際值之間的關(guān)系，計(jì)算獲得任意峰值延遲量所需的設(shè)置值。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種光彈調(diào)制器的任意峰值延遲量的校準(zhǔn)方法，當(dāng)方位角為0°的光彈調(diào)制器置于
方位角分別為45°和-45°的起偏器和檢偏器之間時(shí)，探測(cè)器上測(cè)量的光強(qiáng)隨時(shí)間的變化規(guī)
律為：
（1）
其中，I0是入射光強(qiáng)，是峰值延遲量，是光彈調(diào)制器對(duì)入射光的調(diào)制角頻率，是探測(cè)器上的信號(hào)隨時(shí)間的變化；示波器測(cè)量的輸出為數(shù)字波形，采用公式（1）對(duì)輸出
波形進(jìn)行擬合，即得到峰值延遲量，具體步驟為：
（1）將光彈調(diào)制器設(shè)置于起偏器、檢偏器之間，入射光依次經(jīng)過(guò)起偏器、將光彈調(diào)制器、
檢偏器，由探測(cè)器進(jìn)行測(cè)量；
（2）設(shè)置峰值延遲量，探測(cè)器上獲得相應(yīng)的波形；數(shù)值擬合波形信號(hào)獲得峰值延遲量的
實(shí)際值，并進(jìn)一步得到峰值延遲量設(shè)置值與實(shí)際值之間的關(guān)系；
（3）基于設(shè)置值與實(shí)際值之間的關(guān)系，計(jì)算獲得任意峰值延遲量所需的設(shè)置值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光彈調(diào)制器的任意峰值延遲量的校準(zhǔn)方法，其特征在于，所...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：朱成鋼，陳儒，費(fèi)義艷，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：復(fù)旦大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：上海;31