基于數字全息的晶體光學參數測量方法技術

一種基于數字全息的晶體光學參數測量方法，方法是記錄晶體的數字全息圖，通過數字再現得到晶體的波前復振幅。由相位信息得到晶體的折射率分布，由強度信息得到晶體的透過率。對電光晶體加載電壓，記錄不同電壓下的晶體數字全息圖，數字再現、相位解包裹，得到其相位信息。將不同電壓下的相位相減得到晶體折射率的變化分布。由其折射率變化，計算即可得到晶體的電光系數。這種非接觸測量方法具有原理簡單、測量方便、成本低、精度高、實用性等特點，可用于厚度為μm到cm級的晶體折射率、電光系數、透過率、極光系數參數測量。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于光學測量
，特別涉及一種晶體光學參數測量技術。
技術介紹
晶體的折射率和電光系數是表征晶體光學性質的重要物理量，也是衡量晶體材料及其電光性能優劣的重要參數，用于晶體折射率、電光系數測量的常見方法有棱鏡耦合法、 最小偏向角法、橢偏儀法、半波電壓法、干涉法等棱鏡耦合法是基于全反射原理，通過測量激光束在棱鏡底面發生全內反射時的入射角來測量晶體折射率，測量方便，速度快，但只能測量固定波長下的折射率，對于不同波長下折射率的研究很不方便。最小偏向角法是基于測量單色平行光經晶體折射后的最小偏向角求出折射率，該方法測量精高，但對樣品的形狀、面型精度以及通光效果有一定的要求。橢偏儀法，也稱為橢圓偏振法，通過測量S和P兩垂直偏振方向上偏振光相位差得到晶體的折射率差。對晶體加載電壓，即可測量其有效電光系數。對于較薄晶體，其測量精度相對較低。干涉法測量晶體折射率是通過測量干涉級次或條紋移動數目得到晶體的折射率， 通過改變外加電場方向和晶體中光的偏振方向，也可以測量晶體的電光系數，其精度高，適用于單晶電光系數的測量。為了提高測量精度，常需要一些的輔助器件，如高精度的電致位移鏡等。半波電壓法是通過測量線偏光經過晶體后產生相位差π所對應的電壓計算出晶體電光系數。該方法需穩定性較 高的光源，對后續處理電路的精度要求較高。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種，通過測量晶體波前復振幅分布，得到晶體折射率和透過率。利用數全息干涉技術，將不同電壓下的相位相減或將不同電壓下的波前復振幅分布相加，得到晶體折射率的變化分布。由其折射率變化 Λη，計算即可得到晶體的電光系數。本專利技術測量方法的具體測量過程包括第一、全息圖的數字記錄和數字再現將激光器、擴束準直系統、分光鏡、反射鏡、CCD、圖像采集卡和計算機、溫度控制系統、晶體組成數字全息記錄光路系統，記錄晶體的數字全息圖。通過數字再現得到晶體波前的復振幅分布ο (X，y)，包括振幅分布I ο (X，y) |和相位分布 <P(x, y) = arctan 對包裹相位進行解包裹，得到真實的晶體相位分布，式中的Re和Im表示復振幅的實部和虛部；第二、折射率分布和透過率測量對所得到的相位分布<p(x,y),計算得到晶體的折射率分布n{x,y) = \ + λφ{χ,γ)Ι(2Μ )，式中d為晶體通光方向長度，λ為波長；由振幅分布|o(x，y) |， 計算得到晶體的透過率分布t(x，y) = Io(Xj)I2Ac^S* I。為照明光波的強度分布， o(x, y) I2 = o(x, y)o*(x, y)為經過晶體后的透射光波場強度分布；第三、相位差測量將激光器、擴束準直系統、分光鏡、反射鏡、CCD、電壓加載和溫度控制系統、偏振片、晶體、圖像采集卡和計算機組成數字全息光路系統，記錄不同電壓下晶體的數字全息圖。對所記錄的數字全息圖，進行數字再現、相位解包裹，得到不同電壓下的晶體波前復振幅分布ο (X，y)及其相位分布P(U);再將不同電壓下的相位奶(U)和p2(x, 相減，或將不同電壓下的波前復振幅分布O1(Xj)和o2(x，y)相加，得到兩種狀態下物光波的相位差 ^φ(χ, ),即為權利要求1.一種，其特征在于，該方法包括以下步驟 步驟一、記錄晶體的數字全息圖，通過數字再現得到晶體波前的復振幅分布0(x，y)，包括振幅分布|o(X，y) I和相位分布@(1，>，) = 8 ；1311;對包裹相位進行解包裹，得到真實的晶體相位分布P(XJ)，式中的Re和Im表示復振幅的實部和虛部； 步驟二、由相位分布列u)計算得到晶體的折射率分布《(U) = 1 +卻(U)/2W，d為晶體通光方向長度，入為照明光波波長；由振幅分布|o (x，y) |，計算得到晶體的透過率分布t(x, y) = o(x, y) 2/I0 ;式中 I。為照明光波的強度分布，|o(x, y) I2 = o (x, y)o*(x, y)為經過晶體后的透射光波場強度分布； 步驟三、對電光晶體加載電壓，記錄不同電壓下的晶體數字全息圖，數字再現，相位解包裹，得到不同電壓下的晶體波前復振幅分布O (x，y)及其相位分布MU);步驟四、將不同電壓下的相位爐,(x,j)和灼(U)相減,得到兩種狀態下物光波的相位差aP(U)，gp為2.根據權利要求I所述的，其特征在于，對于折射率和透過率測量，采用數字全息技術，入射光波和參考光波是偏振光或自然光；對于電光系數的測量，采用數字全息干涉技術，入射光波和參考光波是偏振光。3.根據權利要求I所述的，其特征在于，數字全息光路系統照明光波和參考光波是球面波或平面。全文摘要一種，方法是記錄晶體的數字全息圖，通過數字再現得到晶體的波前復振幅。由相位信息得到晶體的折射率分布，由強度信息得到晶體的透過率。對電光晶體加載電壓，記錄不同電壓下的晶體數字全息圖，數字再現、相位解包裹，得到其相位信息。將不同電壓下的相位相減得到晶體折射率的變化分布。由其折射率變化，計算即可得到晶體的電光系數。這種非接觸測量方法具有原理簡單、測量方便、成本低、精度高、實用性等特點，可用于厚度為μm到cm級的晶體折射率、電光系數、透過率、極光系數參數測量。文檔編號G01M11/02GK102980746SQ20121047197公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月20日 優先權日2012年11月20日專利技術者呂且妮, 邱陽, 周其輝, 趙爽 申請人:天津大學本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于數字全息的晶體光學參數測量方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：步驟一、記錄晶體的數字全息圖，通過數字再現得到晶體波前的復振幅分布o(x,y)，包括振幅分布|o(x,y)|和相位分布對包裹相位進行解包裹，得到真實的晶體相位分布式中的Re和Im表示復振幅的實部和虛部；步驟二、由相位分布計算得到晶體的折射率分布d為晶體通光方向長度，λ為照明光波波長；由振幅分布|o(x,y)|，計算得到晶體的透過率分布t(x,y)＝|o(x,y)|2/I0；式中I0為照明光波的強度分布，|o(x,y)|2＝o(x,y)o*(x,y)為經過晶體后的透射光波場強度分布；步驟三、對電光晶體加載電壓，記錄不同電壓下的晶體數字全息圖，數字再現，相位解包裹，得到不同電壓下的晶體波前復振幅分布o(x,y)及其相位分布步驟四、將不同電壓下的相位和相減，得到兩種狀態下物光波的相位差即為步驟五、由相位變化計算得到折射率的變化分布步驟六、對二次電光晶體，由計算得到二次有效電光系數geff；對線性電光晶體，由計算得到線性有效電光系數geff。其中有效電光系數包括晶體的獨立電光系數，單位為m2/V2，C為常數，E為外加電場，單位為V/m，n0為折射率常數。FDA00002436208100011.jpg,FDA00002436208100012.jpg,FDA00002436208100013.jpg,FDA00002436208100014.jpg,FDA00002436208100015.jpg,FDA00002436208100016.jpg,FDA00002436208100017.jpg,FDA00002436208100018.jpg,FDA00002436208100019.jpg,FDA000024362081000110.jpg,FDA000024362081000111.jpg,FDA000024362081000112.jpg,FDA000024362081000113.jpg...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：呂且妮，邱陽，周其輝，趙爽，
申請(專利權)人：天津大學，
類型：發明
國別省市：