1 浙江大学 光电科学与工程学院，浙江杭州3004
2 宁波永新光学股份有限公司，浙江宁波315040
3 中北大学 山西省光电信息与仪器工程技术研究中心，山西太原00051
为了实现对光学材料、光学元件的快速、高精度应力双折射测试评估分析，本文提出了一种基于双弹光级联差频调制的应力双折射二维分布测量方案。将两个工作在不同频率的弹光调制器级联，构成偏振测量装置。光学材料和元件的应力双折射延迟量和快轴方位角参数，被加载到偏振测量装置的调制信号中；采用数字锁相技术，提取调制信号的基频项和差频项，然后完成应力双折射延迟量和快轴方位角两个参数求解；按照原理分析，研制了测试系统，并完成了系统初始偏移值定标；采用波片进行了测量精度和重复性测试，并完成了BK7玻璃样品的应力双折射分布测量实验。实验结果表明，该系统的快轴测量重复性为0.01°，双折射延迟量测量重复性为0.02 nm，单数据点测量时间小于200 ms。本文方案实现了高速、高精度和高重复度的应力双折射测量，同时具备应力双折射二维分布测量能力，可为波片、玻璃或晶体等光学材料双折射测量分析和评估提供有效手段。
弹光调制 差频调制 应力双折射 延迟量 快轴方位角 photoelastic modulation difference frequency modulation stress birefringence retardance fast axis azimuth 光学 精密工程
2023, 31(18): 2647
1 中北大学信息与通信工程学院, 山西 太原 030051
2 中北大学山西省光电信息与仪器工程技术研究中心, 山西 太原 030051
3 中北大学理学院, 山西 太原 030051
弹光调制干涉信号范围为百赫兹到数十吉赫兹之间, 而由于探测器阵列无法对该等级频率实现有效响应, 因此, 该情况使弹光调制器在光谱成像工作中受到限制。 为了解决该问题, 发展了一种使用两块具有相近谐振频率的PEM, 并基于该频率差进行光信号调制的方法。 该方法将两个弹光调制器分别工作在数值略有差异的频率f1和f2上, 被测光通过双弹光调制器实现差频调制, 因此干涉信号中产生载有被测光的低频调制分量, 低频调制频率是以δi(σ,t)=δ0i(σ)sin(ωit)为基频的一系列倍频信号, 该低频调制信号使用普通探测器即可实现探测, 再将直流和高频信号滤波后, 仅对调制信号后的低频成分进行对应的运算即可得到被测光谱。 由于该频率差比所使用PEM的谐振频率低2至3个数量级, 因此, 该方法可使探测器获得更多的响应时间, 而且由于该方法并不需要所使用的两块PEM具有严格一致的谐振频率和相同的光程差, 降低了系统本身的设计难度。
光谱测量 弹光调制 差频调制 成像光谱仪 Spectral measurement PEM Difference frequency modulation Imaging spectroscopy 光谱学与光谱分析
2017, 37(9): 2966
1 中北大学电子测量技术国家重点实验室, 太原 030051
2 中北大学信息与通信工程学院, 太原030051
3 中北大学机电工程学院, 太原 030051
弹光调制器（Photoelastic Modulator, PEM）互差频调制的新型偏振测量方法, 能够同时实现三个斯托克斯光谱偏振参数测量, 克服了现有方法的无法用阵列探测器有效采集, 调制频率高的缺点, 保留了原有弹光调制器偏振测量的优点。文章以光学系统的准单色光的偏振特性以及常用的偏振分析方法为基础, 引入了Stokes矢量来表示入射光波的偏振特性。分析了弹光调制器实现偏振测量新方法的原理, 利用三个弹光调制器工作在互相差异的频率上, 对偏振光进行差频调制, 产生载有偏振信息的低频分量, 再通过锁相放大即可得到偏振信息, 并给出利用MATLAB模拟仿真实现Stokes参量复原的过程。理论分析及仿真结果证明了该方法在理论上的可行性。
弹光调制器 Stokes矢量 偏振测量 差频调制 Polarization measurement Stokes vector Photoelastic Modulator Difference frequency modulation
1 中北大学 电子测量技术国家重点实验室, 山西 太原 030051
2 中北大学 山西省光电信息与仪器工程技术研究中心, 山西 太原 030051
3 中北大学 机电工程学院, 山西 太原 030051
为了解决非线性效应与偏振模色散问题所引起的巨大功率代价, 对基于偏振的编码技术进行了研究。提出了一种基于三弹光互差频偏振调制的偏振信息获取方法, 该方法克服了现有方法无法用阵列探测器实行有效采集及调制频率高等缺点；给出了MATLAB仿真及实验验证结果, 证明了该方法在理论及实际中的可行性。
Stokes参量 差频调制 偏振测量 偏振编码 Stokes parameter difference frequency modulation polarization measurement polarization encoding
1 中北大学电子测量技术国家重点实验室
2 中北大学山西省光电信息与仪器工程技术研究中心
为了获取目标的偏振信息, 设计弹光调制 (Photoelastic Modulator, PEM)互差频调制的新型偏振测量方法。该方法将三个 PEM分别工作于数值略有差异的三个不同的频率上, 对偏振光进行差频调制, 产生载有偏振信息的低频分量, 最后通过锁相放大即可同时实现四个斯托克斯偏振参数测量, 斯托克斯参量可全面描述光束的偏振态。该方法不仅保留了原有弹光调制器偏振测量的优点, 并且克服了现有方法无法用阵列探测器有效采集及调制频率高等缺点, 同时给出利用 MATLAB模拟仿真实现 Stokes参量测量的过程。通过理论分析及仿真结果证明了该方法的可行性。
Stokes参量 弹光调制器 偏振测量 差频调制 Stokes parameters photoelastic modulator polarization measurement difference frequency modulation
