分束器表征与高速斯托克斯偏振仪校准方法研究

【作者】 张松； 江浩； 刘世元；

【机构】 华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室；

【摘要】 一些快速过程,如高速冲击,激光瞬态加热,纳米结构自组装等,持续时间往往仅有几毫秒。而传统的偏振测量仪器单次测量时间也在数十毫秒以上。为了弥补传统偏振测量仪器在时间分辨率上的不足,我们研制了一套具有纳秒时间分辨率的高速斯托科斯偏振测量系统。该系统基于斯托克斯向量原始定义,采用六通道分光方法,能够同时测量全部的斯托克斯分量。其良好的分辨率已在一些快速过程中已经得到了验证。由于设计缺陷和制造工艺的限制,光学元件中的缺陷不可避免的会对测量结果产生影响。结合高速斯托克斯偏振仪的特点,我们提出了基于斯托克斯穆勒形式的能够精确表征各光学元器件的校准新方法。如图1.(b)所示新的校准方法斯托克斯向量综合测量误差在1%左右。为了验证该方法的有效性,我们分别对不同厚度的标准二氧化硅样品进行测量,并与(ME-L,武汉颐光科技有限公司)测量结果进行比较。高速斯托克斯测偏振仪测量结果与商用穆勒矩阵椭偏仪测量结果具有良好的一致性,椭偏参数(Psi和Delta)测量误差都在1°以内;薄膜厚度测量误差都在1nm以内,折射率测量误差在1.2%以内。新的校准方法能精确原位校准各光学元件在该测量系统中的光学参数及对光偏振态的影响。相信该方法会在光学元件原位校准以及光学系统元件故障排除等方面会得到广泛的应用。更多还原