强激光与粒子束
2023, 35(11): 111003
上海工程技术大学 电子电气工程学院，上海 201620
为了克服在数字全息术中激光源高相干度造成的散斑噪声降低成像质量问题，论文提出将石英退偏器与电控液晶散射片相结合用于数字全息术中。通过在物光路中加入一个石英退偏器，利用退偏器的退偏性能使物光光路中的线偏光变成随机偏振光，降低与参考光的相干程度，实现对散斑噪声的抑制；通过给液晶散射片外加电场可以引起液晶分子的运动和光轴取向改变，调整液晶驱动电压大小来改变入射光的不同散射效果，有效地降低了光源的相干性；分别将单独采用石英退偏器和电控液晶散射片的重建图像与组合装置的重建图像进行对比分析，通过实验验证了所提方法的有效性。实验结果表明：两种实验对象在组合装置下的重建像峰值信噪比分别达到16.91和18.30，结构相似度为0.47和0.43，等效视数较原始重建像提高了42%和30%，散斑指数为1.52和1.29。论文提出的方法可较好地去除散斑噪声，保留更多的图像细节部分。
数字全息 噪声抑制 液晶 退偏器 偏振态 digital holography noise suppression liquid crystal depolarizer polarization state 武志昆 1,2,3,4石恩涛 1,3,4,*王咏梅 1,2,3,4郭宝泽 1,2,3,4李鹏达 1,3,4
1 中国科学院国家空间科学中心, 北京 100190
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 天基空间环境探测北京市重点实验室, 北京 100190
4 中国科学院空间环境态势感知技术重点实验室, 北京 100190
为了降低光谱仪的偏振敏感度,提出了一种在会聚光路中设计退偏器的方法。该方法首先将系统的望远镜和准直镜视为辅助光路,使得光束的偏振状态可以用Stocks矢量来表示;然后使用Mueller矩阵来表示元件的偏振特性,并推导出了基于Mueller矩阵的系统偏振敏感度模型;最后利用多重多元回归分析来提升Mueller矩阵的计算速度与精度。基于该方法设计了一款放置在会聚光路中的改进型退偏器,系统的偏振敏感度小于1%,像点分裂距离小于8 μm,该结果满足设计要求,验证了该方法在会聚光路中设计退偏器的有效性。
测量 光谱仪 偏振敏感度 会聚光路 退偏器 光学学报
2022, 42(10): 1012001
1 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室，上海 201800
2 中国科学院大学材料科学与光电工程中心，北京 100049
3 白俄罗斯共和国开放式股份公司“精密电子机械制造设计局-光学机械设备”，白俄罗斯 明斯克 220033
退偏器在深紫外光刻机照明系统中具有重要作用。尽管相关的设计、制造、性能评估已有一些报道，但是，相应的检测手段大多工作在可见光波段，目前仍缺乏直接对深紫外特定波长应用的退偏器进行性能检测的方法。本文提出了一种与激光光强波动无关的248 nm退偏器检测方法，使用248.372 nm波长的KrF准分子激光器作为光源，利用预起偏和偏振分光设计克服了激光光强波动造成的不利影响。误差分析表明，该方法适用于退偏器性能检测，绝对系统误差小于0.1226%，随机误差约0.2000%。验证实验和稳定性实验表明，测量偏振度均值与理论值高度一致，重复性水平与分析预期相当，再现性水平仅略差于重复性水平。这一方法为248 nm光刻机照明系统中使用的退偏器提供了一种稳定有效的离线性能检测手段。
测量 偏振检测 退偏器 深紫外 光刻 误差分析
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
用于野外地物偏振光谱测量的偏振光谱仪, 其偏振探测精度直接影响到地物偏振光谱信息获取的准确性, 进而影响到目标偏振特性的解译水平。设计了适用于光栅光谱仪的偏振测量组件, 将两种型号的光栅光谱仪改装成偏振光谱仪。基于可调偏振度光源验证偏振光谱仪的偏振光谱测量精度, 首先分析了偏振光谱仪的偏振敏感性, 然后给出了偏振光谱仪对可调偏振度光源输出不同偏振度谱的实验测量结果。实验结果表明: 在460~920 nm波长范围之间, 偏振光谱仪具有一定的偏振敏感性, 加装退偏器之后, 偏振光谱仪对输出光的测量偏振度与可调偏振度光源输入的标准偏振度具有很好的一致性, 实测值与理论值的绝对误差均在2%以内, 从而验证了两种型号的偏振光谱仪偏振测量组件设计的可行性, 能够满足实验测量的要求。
偏振光谱仪 退偏器 偏振度 偏振测量精度 spectropolarimeter depolarizer degree of polarization accuracy of polarization detection 红外与激光工程
2018, 47(1): 0123002
1 中国科学院国家空间科学中心空间环境探测研究室, 北京 100190
2 中国科学院大学, 北京 100049
为保证星载成像光谱仪测量结果的准确性，设计了双巴比涅退偏器。首先利用电磁波理论及光波传输理论分析了双巴比涅退偏器的工作原理，接着根据偏振光在双折射晶体中的传播公式设计出适当的该退偏器的楔角，最后搭建一套偏振测试装置，对研制完成的双巴比涅退偏器的退偏性能进行测试。测试结果表明：该双巴比涅退偏器在-15～15 ℃入射角范围内具有较好的退偏性能。退偏器楔角选择6°时，能在不影响成像质量的前提下较好地对探测波段退偏，且退偏度不受方位角及频率的影响，退偏度优于99%。该退偏器具有退偏度高、透射比高、性能稳定、体积小等优点。由于测量系统误差，测量不确定度为0.00290。
光学器件 伪退偏 双巴比涅退偏器 波动方程 星载成像光谱仪 退偏度
1 山东省激光偏光与信息重点实验室 曲阜 273165
2 曲阜师范大学 激光研究所, 曲阜 273165
为了分析三元波片复合退偏器对单色光的退偏性能的影响, 利用穆勒矩阵和斯托克斯矢量对三元波片复合退偏器的退偏效应进行了理论分析, 推导出了单色线偏振光经过三元波片复合退偏器后出射光偏振度的表达式, 并对出射光的偏振度与各个参量的关系进行了讨论。结果表明, 这种结构能够对线偏振光实现理想退偏。当α=0rad, ω＞25rad/s时, 退偏度P＜1%。这一结果对退偏器的设计研究有重要的参考价值。
光学器件 退偏 穆勒矩阵 斯托克斯矢量 复合退偏器 optical devices depolarization Muller matrix Stokes parameters compound depolarizer
为了深入研究Lyot型退偏器的退偏原理,利用光束叠加的方法,通过分析得到了该退偏器对复色线偏振光的退偏度表达式。利用该表达式及光束叠加思想,从新的角度分析了Lyot型退偏器的三个理想退偏条件:晶体光轴夹角为45°;每一片晶体的延迟量足够大;两片晶体的延迟量之差必须足够大。通过比较发现,早期研究结论的不同主要是由于选取的光源功率密度谱不同造成的。研究结果表明,光束叠加方法计算简单、意义清晰、退偏度表达式简洁,可以更加全面、细致地实现退偏性能的分析。
光学器件 Lyot型退偏器 光束叠加 相位差 optical device Lyot depolarizer superposition of beams phase difference
为实现单色线偏振光的退偏, 设计了一种双折射晶体材料四元结构空间伪退偏器。为了分析简便, 采用光波叠加的思想, 分析得到退偏器正反向应用时退偏度表达式, 揭示了它们的不同特性: 正向应用时, 退偏度随入射线偏振光方位角及入射角具有周期变化, 而在某些特定的入射角情况下, 可使退偏度达到理想值且没有偏振相关性。反向应用时, 退偏度理论值为100%, 且不随方位角和入射角变化。制作了石英晶体的样品进行实验测试, 结果充分验证了理论分析的正确性。对405nm激光光源, 正向在yoz面内以3.7°入射时, 退偏度超过99.25%; 反向应用时, 退偏度均在99.21%以上, 与理论分析相符。
空间伪退偏器 光波叠加 退偏度 spatial pseudodepolarizer superposition of beams degree of depolarization
1 菏泽学院 物理系, 山东 菏泽 274015
2 曲阜师范大学 激光研究所, 山东 曲阜 273165
为了实现单色线偏振光的退偏, 在Lyot型退偏器的基础上, 设计了一种新型退偏器。该器件由2个慢轴夹角为45°的1/4波片组成, 通过对透射光的叠加分析, 发现该退偏器可将任意振动方位角的线偏振光转化为强度稳定的圆偏振光, 并得到其退偏度表达式。针对633 nm波段, 精选2个1/4波片制作样品, 并测试其退偏度。测试结果表明: 对不同方位角的线偏振光, 退偏器退偏度超过94%, 当微调入射角时, 退偏度则达到97%以上。
偏振光学 光学器件 Lyot型退偏器 1/4波片 线偏振光 polarization optics optical device Lyot depolarizer quarter-wave plate linearly polarized light
