第32卷，第4期 2012年4月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 32,No. 4.pp1142-1144
April，2012
基于椭偏光谱仪的石英晶体1310nm处双折射率的精密测量
韩培高，郝殿中，宋连科，苏富芳，史萌，吕廷芬，吴福全，李国华
山东省徽光偏光与信息技术重点实验室，曲阜师范大学激光研究所，山东曲阜273165
摘要为了对石英晶体在通讯波段1310nm处的双折射率进行精密测量，基于椭偏光谱仪对P和S两方向上偏振光相位差的精密测量原理，在透射模式下，通过对琼斯矩阵的分析，设计了一种精密测量晶体双折射率的方法，并在室温（22C)下对通讯波段1310nm处石英晶体的双折射率进行了精密测量，测量结果和对误差的分析显示，此方法给出的双折射率测量值的精度高达10-量级，为目前可查阅的最高精度，对于提高石英晶体相位延迟器件的设计精度其有重要的意义。
关键调晶体光学；双折射率；椭偏光谱仪；石英；1310nm
中图分类号：O439 引言
文献标识码：A
DOI; 10. 3964/j. issn. 10000593(2012)04-1142-03
常用的通讯波长1310nm处的双折射率值进行了精密测量和计算，对计算结果的误差分析表明，双折射率值的测量精度达到了10-量级，为精密的石英晶体光学器件的设计和制
石英晶体透光波段宽，机械强度好，人工生长技术成熟，易于得到大块的光学级晶体，是制作各种波片和波长器件的重要材料，在现代光学测量、偏振光学、光通讯和天文光学等领域有着重要的应用[1-5]。双折射率是石英晶体的一个重要光学参数，其测量精度将直接的影响石英品体制作的波片、补偿器与延迟器等光学器件的性能，国内外许多光学测量研究者都致力于实现最大双折射率的高精度、快速简易测量(6."，石英品体双折射率受温度的影响，同时双折射率还存在着色散，因面石英晶体双折射率的精密测量是一件较围难的工作(8，目前比较常用的测量方法为最小偏向角法、折光率计法、干涉测量法)，在常用通讯波段1310nm处，目前报道的最高精度为10-5[10]。
椭圆偏振光谱仪采用熔融石英光弹调制器，实现了对P 和S两垂直偏振方向上线偏振光相位差的直接测量，与常用的基于分光光度计的偏光干涉测量法相比，彻底的避免了光源发光强度的波动对测量精度的影响，同时还避免了对干涉极值点进行曲线拟合导致的误差，使双折射率的测量精度提高达一个数量级。本工作通过对围偏振光谱仪在透射模式下的踪斯矩阵的分析和计算，设计了一种利用椭偏光谱仪的水平透射模式，对单轴晶体双折射率进行精密测量和计算的简便方法，具有光路调节简单，测量速度快，计算精度高的特点，并对室温（22℃)下厚度为10686μm的石英晶体块在
作提供了可靠的高精度双折射率参数，具有重要的实际应用意义。
测量原理
图一为基于椭偏光谱仪水平透射模式的单轴品体双折射率值测量光路的结构示意图。实验采用了法国JobinYvon公司生产的UVISL型的椭偏光谱仪，由氙灯发出的自然光经起偏器P1起偏后，垂直石英晶体波片样品的表面人射，出射光经过一个熔融石英光弹调制器进行相位调制，调制额率为50kHz，之后通过检偏器P2，到达光谱仪和探测器，进行分光检测。
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Monochro mator&det ector
Fig, 1The schematic of phase difference measuring system 实验中我们使用的石英晶体块是厚度为10686m的波片，其光轴平行于表面。偏振片P1透偏方向与P方向（垂直纸面方向)成45°，石英波片光轴沿P方向，熔融石英光弹相位调制器的偏振调制方向为P和S(平行纸面)方向，偏振片
收稿日期：2011-07-08，修订日期：2011-09-28
基金项目：国家自然科学基全项目（60976015），山东省自然科学基金项目（ZR2009GL010）和浙江省科技厅分析测试科技计划项目
(2011C37046)资助
作者简介：韩培高，1980年生，曲阜师范大学激光研究所副教投
e-mail; pghan@foxmail. com
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