相位补偿法测量未知晶片
压电陶瓷晶片位移测量方法
压电陶瓷晶片位移测量方法
压电陶瓷晶片位移测量方法一般采用激光干涉法或电容法。
激光干涉法可以通过激光干涉仪，将激光束分成两束，一束照射在压电陶瓷晶片表面，形成反射光，另一束则通过一个参考镜面反射回来，形成参考光，两束光再合成一束干涉光。
通过测量干涉光的强度变化，可以得到压电陶瓷晶片的位移量。
电容法则是利用变压器原理，通过电容变化的大小来测量位移量。
将压电陶瓷晶片固定在一固定板上，另一可移动的金属板与压电陶瓷晶片相贴合，两板之间形成电容。
在测量过程中，加上一定的电流，使压电陶瓷晶片发生位移，导致电容发生变化，通过测量电容变化量就能得到位移量。
一般情况下，采用激光干涉法能够得到更高的精度和稳定性，但需要一定的成本。
而电容法较为简单，成本相对较低。
选择哪种方法应根据实际测量需求与经济成本相结合。
相位匹配及实现方法
相位匹配及实现方法实验证明，只有具有特定偏振方向的线偏振光，以某一特定角度入射晶体时，才能获得良好的倍频效果，而以其他角度入射时，则倍频效果很差，甚至完全不出倍频光。
根据倍频转换效率的定义ωω2ηP P =， （15）经理论推导可得2ω222)2/()2/(sin ηE L d k L k L ∙∙∙∆∙∆∙∝。
（16） η与L ∙∆k/2关系曲线见图1。
图中可看出，要获得最大的转换效率，就要使L ∙∆k/2＝0，L 是倍频晶体的通光长度，不等于0，故应∆k ＝0，即0)n n (422121=-λπ=-=∆ωωk k k ，（17）就是使ωω=2n n ， （18）n ω和n 2ω分别为晶体对基频光和倍频光的折射率。
也就是只有当基频光和倍频光的折射率相等时，才能产生好的倍频效果，式（18）是提高倍频效率的必要条件，称作相位匹配条件。
由于v ω＝c/n ω，v 2ω＝c/n 2ω，v ω和v 2ω分别是基频光和倍频光在晶体中的传播速度。
满足（18）式，就是要求基频光和倍频光在晶体中的传播速度相等。
从这里我们可以清楚地看出，所谓相位匹配条件的物理实质就是使基频光在晶体中沿途各点激发的倍频光传播到出射面时，都具有相同的相位，这样可相互干涉增强，从而达到好的倍频效果。
实现相位匹配条件的方法：由于一般介质存在正常色散效果，即高频光的折射率大于低频光的折射率，如n 2ω―n ω大约为10－2数量级。
∆k ≠0。
但对于各向同性晶体，由于存在双折射，我们则可利用不同偏振光间的折射率关系，寻找到相位匹配条件，实现∆k ＝0。
此方法常用于负单轴晶体，下面以负单轴晶体为例说明。
图2中画出了晶体中基频光和倍频光的两种不同偏振态折射率面间的关系。
图中实线球面为基频光折射率面，虚线球面为倍频光折射率面，球面为o 光折射率面，椭球面为e 光折射率面，z 轴为光轴。
折射率面的定义：从球心引出的每一条矢径到达面上某点的长度，表示晶体以此矢径为波法线方向的光波的折射率大小。
atw相位补偿膜
atw相位补偿膜
ATW相位补偿膜是一种用于光学系统中的重要元件，它具有相位控制和补偿
功能，可以有效提高光学系统的成像质量和性能。相位补偿膜通常由多层薄膜堆积
而成，具有特定的光学性能和相位调节特性。
在光学系统中，由于光波的传播会受到折射、反射、散射等影响，导致光波的
相位发生变化，从而影响光学系统的成像效果。而ATW相位补偿膜通过设计合理
的薄膜层结构和光学参数，可以对光波的相位进行精确调节和补偿，使得光学系统
能够更好地抑制像差、提高分辨率和对比度，实现更高质量的成像效果。
相位补偿膜的设计原理主要是利用薄膜的不同折射率和厚度，构建具有特定相
位调节特性的光学膜层结构。通过精确控制每一层膜的光学厚度和折射率，可以实
现对光波相位的精确调节，从而实现对光学系统成像性能的优化。
相位补偿膜的应用领域非常广泛，包括激光系统、光学显微镜、光学成像系统
等。在激光系统中，相位补偿膜可以用于调节激光的相位，实现激光束的精确聚焦
和调制；在光学显微镜中，相位补偿膜可以用于补偿样品的相位畸变，提高显微镜
的成像分辨率和对比度；在光学成像系统中，相位补偿膜可以用于纠正光学系统的
像差，提高成像质量和清晰度。
总的来说，ATW相位补偿膜作为光学系统中的重要元件，具有优秀的相位调
节和补偿能力，可以有效提高光学系统的成像质量和性能，广泛应用于激光技术、
光学显微镜、光学成像系统等领域，对于提高光学系统的性能和应用效果具有重要
意义。
利用消光椭偏仪精确测量波片相位延迟量
利用消光椭偏仪精确测量波片相位延迟量1.引言波片是基于晶体双折射性质的偏振器件，在光纤技术、光学测量以及各种偏振光技术等领域具有广泛的应用[1~3]。
其中1/4波片及1/2波片在偏振器件中应用尤其广泛。
测量波片相位延迟量的方法主要有：光强探测法[4]、旋光调制法[5]、半阴法[6]、光学补偿法[7]等。
这些方法主要基于对光强的测量，容易受光源的不稳定及杂散光的干扰，精度受到一定的限制，测量误差一般在0.5°。
我们从理论上分析了利用椭偏仪测量波片相位延迟量的可能性，讨论了其测量精度及误差来源，并利用HST-3型消光式椭偏仪[8]测量了1/4波片以及1/2波片相位延迟量。
实验表明：测量过程不受光强波动的影响，方法简单，操作方便，精确度高，测量波片相位延迟量精度达0.005°，是测量任意波片相位延迟量的有效及实用的方法。
2. 测量的原理利用消光式椭偏仪测量波片相位延迟量时，光路要调整成直通的状态。
如图1所示，其中P 为起偏器，Q 为标准1/4波片，C 为待测波片，A 为检偏器。
图1 椭偏仪测量波片相位延迟量光路图由透射式椭偏方程为[9]：tan ψ⋅e ∆i =ps T T = 2121P p s s E E E E = 1221s P s pE E E E ⋅ （1） 其中ψ和∆为椭偏参数，可由椭偏仪测量。
T p ，T s 分别是样品的p 分量和s 分量的透射系数，透射波的复振幅为（2P E ，2s E ），入射波的复振幅为（1p E ，1s E ）。
设θ为波片快轴与入射面的夹角，δ为其快慢轴之间的相位延迟量，则波片的通用矩阵为[10]： G=222cos sin cos 2sin sin 2i i δδδθθ-⎛ -⎝ 222sin sin 2cos sin cos 2i i δδδθθ-⎫⎪+⎭ (2) 取入射光1E =11p s E E ⎛⎫ ⎪⎝⎭，经过一个波片后，出射光2E 为：22p s E E ⎛⎫ ⎪⎝⎭=222cos sin cos 2sin sin 2i i δδδθθ-⎛ -⎝ 222sin sin 2cos sin cos 2i i δδδθθ-⎫⎪+⎭⋅11p s E E ⎛⎫ ⎪⎝⎭=111222111222cos sin cos 2sin sin 2cos sin sin 2sin cos 2p p s s p s E iE iE E iE iE δδδδδδθθθθ--⎛⎫ ⎪ ⎪-+⎝⎭⑶ 令11s pE E E =，（3）式代入（1）得 tan ψ⋅e ∆i = 222222cos sin cos 2sin sin 21cos sin cos 2sin sin 2i iE i i E δδδδδδθθθθ--+- ⑷ 所以（4）式就是测量样品的相位延迟量的椭偏方程，只要测量椭偏参数（ψ，∆）值就能通过椭偏方程求出波片相位延迟量δ。
一种时频信号相位补偿方法
一种时频信号相位补偿方法钟巍;龚大亮;龚航【摘要】为消除信号产生器内温度变化对信号相位的影响，提出了一种恒温控制和实时相位调整相结合的方法。
在这种方法中，除恒温控制外，基于对信号产生器内部温度、相位测量值变化率、设备调相分辨率和相位波动指标等的分析研究，合理计算实时相位调整关键参数，进行实时相位调整，有效地减小信号产生器内部温度变化引起的相位波动，提高了输出端信号相位的一致性和稳定性。
【期刊名称】《时间频率学报》【年(卷),期】2011(034)001【总页数】7页(P16-22)【关键词】温度；相位补偿；实时调整；时间频率【作者】钟巍;龚大亮;龚航【作者单位】中国人民解放军 61876部队，三亚 572022;中国人民解放军 61876部队，三亚 572022;国防科学技术大学电子科学与工程学院卫星导航研发中心，长沙 410073【正文语种】中文【中图分类】TN967.1在自主卫星导航系统中，时间频率分系统为卫星轨道精密测距、高精度时间同步、信号监测和卫星导航电文注入等，提供统一的1 PPS，1 PPM，10 MHz等脉冲和频率信号，确保自主卫星导航各分系统设备工作时序，完成地面站本地时守时任务。
为实现以上功能，保证自主卫星导航系统各分系统协同稳定地工作，时间频率分系统中信号产生器为其他分系统提供的时间脉冲和频率信号必须一致、稳定。
但在实际工作中，信号产生器由于受环境温度等影响，输出的脉冲和频率信号相位产生波动，从而影响时间频率分系统后端设备的测距精度等。
若对信号产生器进行恒温控制，可以减小设备内部温度变化，改善输出相位波动。
然而由于条件限制，恒温控制后信号产生器仍存在温度残余变化，导致依然存在设备输出相位波动的情况。
因此，还需研究设备输出相位与内部温度的变化规律，开发相位实时监测与控制手段，并对设备输出相位的温度变化进行补偿，以消除残余温度变化对信号相位的影响，提高时间频率分系统信号产生器在输出端相位的一致性和稳定性。
条纹法之相位法
条纹法之相位法
条纹法之相位法是一种用来测量光学器件或表面形貌的非接触式测量方法。
它基于条纹间的光学相位差来推断被测物体的高度或曲率等参数。
相位法通常涉及以下步骤：
1. 通过一个干涉系统产生参考光束和反射光束。
通常使用激光或白光作为光源。
2. 反射光束与参考光束在被测物体表面相交，形成明暗相间的干涉条纹图案。
这些条纹的间距与被测物体表面的高度差有关。
3. 检测和分析条纹图案的相位差。
相位差可以通过相位移量、准直光束的改变或时间的变化等方式来获得。
4. 基于相位差，使用相位解包或相位展开等算法来计算被测物体表面的高度或形貌。
这些算法可以通过数学方法或计算机处理来实现。
相位法具有高精度、非接触等优点，可以应用于检测微小变形、薄膜厚度、粗糙度、形貌等。
它在制造、质量控制、表面测量等领域有广泛的应用。
第六章相位差测量(修改版)
i0 i1 i2 i3 i4
滤波：I0 K cos
如何求出U0与Φ 的关系？
§6.5 零示法测量相位差（常用在微波领域）
零不示易法于u1 一进般行不精用密在校高正、。低而频常范用围在内微_，波因领为域在。此范围内移相+器
相位检u2波器移可法相变器优测点相是位零电差示器路可简以单用，在可低以频_直领读域。： + +
上图中u1、u2为两个同频单具有一定相位差的正弦信号； uc、ud分别为u1u2经各自的脉冲形成电路输出的尖脉冲 信号，两路尖脉冲信号都出现于正弦波电压从负到正过零 点的瞬时；ue为uc尖脉冲信号经触发电路形成宽度等于待 测两信号周期T的闸门信号，用它来控制时间闸门；uf为 标准频率脉冲（晶振输出经整形形成的窄脉冲，频率为fc） 在闸门时间控制信号ue控制下通过闸门加于计数器计数脉 冲，设计数值为N；ug为用uc、ud去触发一个双稳态多谐 振振荡器形成的反映u1u2过零点时间差宽度△T的另一闸 门信号；设计数值为n。由图6.3-2可知：
设u1u2分别为625sinsin2211tuutuumm??????将625代入624tsinxtsinukxsintcosycostsinytsinytsinukymmxmmmmy21????????????????????????????????????可以得出上式是一个光影的椭圆方程其托椭圆图形如右???????????sincos22xxxxyymmm0000????????????????????????????????????????????ymxmxxarcsinyyarcsin??可以算出相位差
2.实用的两种示波器测量相位差方法：直接比较法和椭圆法。 了解其具体内容和应用。
3.相位差转换为时间间隔进行测量，其基本思想是将被测信 号过零时时间差和周期进行测量
光学双折射测量方法
光学双折射测量方法
光学双折射测量方法是一种用于测量材料双折射性质的方法。
双折射是指当光线通过某些特殊材料时，会发生折射角的差异，即一个光线会分成两个不同的方向传播。
常见的光学双折射测量方法包括以下几种：
1. 直接观察法：将光线通过待测材料后，使用偏振片观察光线的偏振状态变化。
若光线经过材料后发生偏振状态的变化，即可判断材料存在双折射现象。
2. 相位差测量法：将光线通过待测材料后，通过调整光程或使用干涉仪等方法来测量光线的相位差。
相位差的变化可以反映材料的双折射性质。
3. 旋光测量法：对旋光的物质，可以通过测量光线的旋转角度来确定双折射性质。
常用的旋光仪可以测量光线的旋转角度，并根据旋光角度的大小来判断材料是否具有双折射现象。
4. 光学显微镜观察法：使用光学显微镜观察材料的像差。
当材料存在双折射现象时，显微镜观察到的图像会发生畸变，通过观察畸变情况可以判断材料的双折射性质。
上述方法中，相位差测量法和旋光测量法是较为精确和常用的方法，可以提供关于双折射性质更详细的信息。
这些方法广泛应用于材料科学、光学器件设计等领域的研究和实验中。
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相位补偿法测定未知晶片
（一）实验目的与要求
目的：1、加深对光的偏振特性的理解；
2、了解起偏与检偏，掌握马吕斯定律；
3、了解反射光与折射光的偏振，掌握布儒斯特定律；
4、了解双折射现象。
要求：1、掌握实验中起偏、检偏的基本方法；
2、注意实验现象的观察和实验现象的解释；
3、了解偏振片，格兰棱镜的工作原理（查资料预习）；
4、掌握相位补偿器的使用方法。
（二）实验原理
线偏振光的获得主要有以下几种方式：1、利用偏振片；2、利用反射光产生偏振，如根据布儒斯特定律利用玻璃堆反射可以获得完全偏振光；3、利用晶体的双折射效应。
如图1所示，当自然光（或部分偏振光）通过起偏器后，形成强度为I 0的线偏振光，光矢量的振动方向为起偏器的偏振化方向。
保持起偏器P1的方位固定不变，改变检偏器P2的角度，设检偏器与起偏器的偏振化方向夹角为θ，那么最后的透射光光强为)cos()(0θθI I =
即光强I 随θ而改变，这就是马吕斯定律.
图1
当自然光在两种各向同性媒质的分界面上反射和折射时，反射光和折射光一般不再是自然光，而是部分偏振光。
如图2左所示,在反射光中，s 分量(振动方向垂直于入射面)多于p 分量(振动方向平行于入射面)，在折射光中，p 分量多于s 分量。
理论和实验都证明，反射光和折射光的偏振化程度与入射角有关。
当入射角等于某一特定角i 0时，反射光只有s 分量，是完全的线偏振光（如图2右所示）。
这特定角i 0称为布儒斯特角(也称起偏振角)。
即自然光以布儒斯特角入射，可以产生线偏振光。
一束入射到介质中的光经折射后变为两束光，称为双折射现象。
折射后的两束光都是线偏光，一束遵循折射定律，称为寻常光（O 光）,另一束不遵循折射定律，称为非常光（e 光）。
实验中可以利用某些晶体的双折射效应获得线偏振光。
波片是能使互相垂直的两光振动间产生附加光程差（或相位差）的光学器件。
通常由具有精确厚度的石英、方解石或云母等双折射晶片做成，其光轴与晶片表面平行。
以线偏振光垂直入射到晶片，其振动方向与晶片光轴夹θ 角（θ≠0），入射的光振动分解成垂直于光轴（o 振 动）和平行于光轴（e 振动）两个分量，它们对应晶片中的 o 光和e 光（见双折射）。
晶片中的o 光和e 光沿同一方向传播，但传播速度不同(折射率不同) ，穿出晶片后两种光间产生 (n 0－n e )d 光程差（见光程），d 为晶片厚度，n 0和n e 为o 光和e 光的折射率，两垂直振动间的相位差为Δ＝2π（n 0－n e ） d ／λ。
两振动一般合成为椭圆偏振（见光的偏振）。
Δ＝2kπ（k 为整数）
自然光反射和折射
图2
时合成为线偏振光；Δ＝（2k＋1）π／2，且θ＝45°时合成为圆偏振光。
凡能使o光和e光产生λ／4附加光程差的波片称为四分之一波片。
若以线偏振光入射到四分之一波片，且θ＝45°，则穿出波片的光为圆偏振光；反之，圆偏振光通过四分之一波片后变为线偏振光。
凡能使o光和e光产生λ ／2附加光程差的波片称为二分之一波片。
线偏振光穿过二分之一波片后仍为线偏振光，只是一般情况下振动方向要转过一角度。
光程差可任意调节的波片称补偿器，补偿器常与起偏器结合使用以检验光的偏振状态。
索列尔-巴比涅相位补偿器的作用类似于一个相位延迟量可调的零级波片，由两块楔角相等、长度不等的晶体楔及一块晶体平行平晶组成，通过旋转测微丝杆来改变晶体楔对的组合厚度，可对透过的任何波长光产生0～2 之间任意的相位延迟，可用于产生相位延迟或进行相位补偿。
通过千分丝杆推动长晶体光楔来改变的光程差以得到不同波长对应的不同相位的波片。
（三）实验设备
仪器：He-Ne激光器、激光电源、相位补偿器、光阑、偏振片（一组）、格兰棱镜（一组）、光学光具座，白屏，反射镜、支架、待测晶片（1/4波片和1/2波片）
（四）实验内容与基本要求
1、用一片偏振片或格兰棱镜检验He-Ne激光器输出光束的偏振特性，若为偏振光，则进行步骤2的实验，否则，利用偏振片或格兰棱镜进行起偏。
2、转动检偏器检验步骤1输出激光的偏振方向。
将检偏器转动360º，能观察到几次消光？解释观测到的实验的现象。
3、正交调节：将起偏器、检偏器放到光路中。
旋转检偏器，使输出光束光强最小，即消光，此时起偏器和检偏器偏振方向正交。
4、补偿器晶轴方位调节：把补偿器放置到光路中的起偏器和检偏器之间，光线应垂直穿过光学表面。
此时输出光强可能不再是最小。
绕光传播方向旋转补偿器到消光位置，此时补偿器晶轴方向与入射光偏振方向重合。
再将补偿器旋转45°，拧紧两个锁紧螺钉以防止器件转动。
5、补偿器零位确认：补偿器旋转45°后，光电探测器指示一般不再为0。
调节测微丝杆可得到两个消光位置，分别对应补偿器提供相位延迟为0和2π的位置。
对任意波长入射光，零相位延迟的位置不变，而2π相位延迟的位置则和入射波长有关。
在0和2π之间可对测微丝杆的平移量线性定标。
6、待测器件晶轴方位调节：补偿器在零相位延迟位置。
把待测器件放置到光路中的起偏器和补偿器之间，光线应垂直穿过待测器件的光学表面，绕光传播方向旋转待测器件到消光位置，此时待测器件晶轴方向与入射光偏振方向重合，再旋转待测器件45°使其晶轴方向与补偿器晶轴方向一致，此为测量位置。
7、调节补偿器测微丝杆，可得到任意的相位延迟量。
通过补偿器上的测微丝杆的读数，可得到待测器件的相位延迟。
基本要求
（1）入射光束应垂直入射到器件的光学表面。
调整入射光方向，使器件表面反射的光束与入射光大体重合。
（2）入射光偏振方向与补偿器晶轴交角为45°，补偿器平移方向即晶体楔晶轴方向。
注意事项
1、测微丝杆属于精密调节装置，使用时，不可用力过大，以免造成调节不当，
致使丝杆松动。
2、搬动相位补偿器时，需托底移动，千万不要将测微丝杆当做手柄使用。
3、观察前应调节整个光学系统，使之共轴，并尽量满足使平行光垂直入射到各个光学元件上的要求。
4、减少周围杂散光的影响。
5、由于偏振片和棱镜并非理想元件等原因，观察到的现象与理论有一定的误差。
6、注意保护眼睛。
（五）思考题
1、实验中采用了几种获得线偏振光的方法？
（六）实验数据处理
1、仔细观察并记录实验现象，并对观察到的实验现象进行解释；
2、对实验中所用的波长进行测微丝杆的平移量线性定标；
3、测量待测器件的相位延迟。
预习时请考虑：若为1/4波片，实验现象如何？若为1/2波片，实验现象如何？
若为1/4波片，经过待测波片后变为圆偏振光，若补偿器放在零相位延迟位置，则转动P2，光强没有变化，将补偿器放在π/2（即相当于1/4波片）位置，圆偏振光又变为线偏振光，且光矢量振动方向与原振动方向垂直，故原P2方位，光强最大，转动P2，出现最大光强与消光。
若为1/2波片，经过待测波片后仍为线偏振光，偏振化方向旋转2α角，即90度，若补偿器放在零相位延迟位置，则转动P2，出现最大光强与消光，原P2方位，光强最大。
将补偿器放在π（即相当于1/2波片）位置，则输出仍为线偏振光，且光矢量振动方向与原振动方向相同，故原P2方位，出现消光，转动P2，出现最大光强与消光。