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材料相位延迟校准技术研究
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摘要
在偏振光学和晶体光学领域,尤其在偏光器件应用上,波片(相位延迟器)是光学调制系统中的重要器件,它能对一定波长的光产生特定的相位延迟,进而改变光的偏振态。在这些系统中,波片与其他种类的偏光器件一起控制光的偏振态。由于波片特殊的光学特性,在应用光学的许多场合都需要波片的参与。本文在分析已有测量方法的基础上,利用实验室现有条件,提出延迟量测量的可靠方案,建立了延迟量自动测量装置,实现了延迟量量值的独立复现。延迟量复现所采用的波长为532nm,复现量值的量值范围为0~180°。波片延迟量测量结果的不确定度为U=0.16°(k=2)。
     本论文涉及延迟量校准装置的建立,量值复现,方法研究,测量结果不确定度的分析与评定,校准装置性能评估,量值传递方法等。本文主要分为六章:
     第一章介绍了延迟量的应用领域、研究现状、课题研究内容和意义;
     第二章介绍了偏振基本理论和延迟量测量原理及常用方法;
     第三章详细介绍了延迟量校准装置的光路系统、控制系统及控制方案;
     第四章描述了装置各部分的性能检验方法,及装置总体性能的考察结果;
     第五章进行了延迟量测量结果的不确定度分析;
     第六章描述了延迟量的量值准确度的验证方法,并与国外仪器对比测量结果,验证结果的可靠性;
     第七章对本文进行总结及展望。
     本文的主要创新点是:利用矩阵光学的基本理论(琼斯矩阵和米勒矩阵)与测量方法,设计并建立了延迟量的自动测量装置;利用蒙特卡罗法分析了该系统的不确定度;通过旁证实验验证测量结果的有效性。
In the field of ploarization optics and crystal optics, especially in the field of polarizing device application,wave plate (phase retardance) is the key functional component in optical modulation system which can be used to change the polarization states. In many polarization optics applications, wave plates are used to change the polarization states of light with other polarizing device. Under exiting laboratory conditions, based on the analysis of the existing methods of measuring retardation, a reliable solution for the retardation measurement is proposed in this paper. An automatic measurement standard device was set up for realizing the value of retardation. The light beam wavelength for the absolute realization is532nm. The polarization retardation angle range of the realization of is0-180°.The uncertainty of measurement results is U=0.16°(k=2).
     The work in this includes setting up an automatic measurement system, calibration of the value of retadation,the reasearch of the measurement methods, the uncertainty of measurement results analysis,, the performance evaluation of the system, the measurement method of transmission of polarization light, etc.
     This paper involves7chapters:
     The first chapter mainly introduce the application of retardation, current situation and the purpose of research;
     The second chapter mainly introduce basic theory of polarization and measuring principle, and measurement methods;
     The third chapter mainly introduce the optic system, the control system,and control project of calibration device;
     The fourth chapter mainly introduce the each part performance of the system;
     The fifth chapter mainly analysis the uncertainty of measurement results;
     The sixth chapter mainly validate the accuracy of results, compared the results in this work with imported commercial instruments to prove it's availability;
     The seventh chapter gives the summarization of the whole works and prospect.
     The innovation of this paper lies in:using Jones Matrix and Mueller Matrix analysis, the principle of measurement methods, design and set-up of an automatic measurement device, analysis of the uncertainty of measurement result with Monte Carlo method, indirect the availability by other equipment.
引文
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