SGP-I型偏振光实验系统说明书

1规格与主要技术指标

1.1 规格

计算机与操作软件1套

格兰棱镜2块

1/2波片(632.8nm) 1片

1/4波片(632.8nm) 1片

三维调节架2套

二维调节架2套

底座9套

由步进电机控制的调节架3套

光电接收系统2套

分束器1片

氦氖激光器（包括电源）1套

1.2 主要技术指标

所有调节架光学中心高度200mm

步进电机控制的调节架任意旋转角度，精度0.05°

氦氖激光器和电源波长632.8nm 、功率≥1.5 mW

2工作原理

2.1 实验用光源

光源采用氦氖激光光源，这种光源具有很好的单色性，波长为632.8nm。

2.2 偏振器

偏振器从工作原理上可分为三大类：（1）利用反射和折射产生线偏振光的原理制成的各种偏振分光镜；（2）由双折射晶体制成的各种偏振棱镜；（3）由二向色性透光材料制成的偏振片。当偏振器用来将自然光转换成线偏振光时通常被称之为起偏器，而偏振器被用来检验偏振光时又被称之为检偏器。本实验采用格兰棱镜做偏振器。

波片波片是相位延迟器的一种，是由双折射材料制成的一种光学元件，本实验采用石英晶体材料制作的偏振片，其性能稳定。

2.3 原理

光的偏振现象比光的干涉和衍射更为抽象，若不借助于专门的器件和方法，人的眼睛和光学接收器无法鉴别光的偏振特性，为适应大学基础实验要求，我公司特设计了一套用于偏振光实验的实验系统，该系统的测量内容包括两部分：一是对用做起偏和相位延迟器件本身的工作参数进行标定测量，二是利用偏光器件对光的偏振性质进行测量和鉴别。

偏振光实验，将光电接收的电信号经A/D变换进入计算机进行处理，实验中通过测量光强分布来确定偏振光的偏振态。

用光电器件探测偏振光时，应注意的一个问题是：几乎所有的光电器件都具有偏

振敏感性，所以在探测偏振态不同的偏振光时，既使光功率相同。所输出的电信号随着偏振态的不同而不同。为保证测量精度，本实验系统在光电器件的窗口处加一退偏器（即毛玻璃），将偏振光变为非偏振光，或者在光电器件前加一偏振器减偏。

2.4 偏振光的产生与鉴别

2.4.1 线偏振光的产生与鉴别

当自然光通过偏振器（通常称之为起偏器）后，由于只有电矢量振动方向平行于透射轴的光可以通过。所以，由偏振器出射的光为线偏振光。

判断偏振光是否是线偏振光，只要让偏振光通过一个偏振器（称之为检偏器），当转动检偏器改变检偏器透射轴与线偏振光之间的夹角时，出射的光强随之改变，根据偏振器的性质可以知道，当透射轴与线偏振光的振动方向平行时，出射的光强最大。而垂直于线偏振光的振动方向时出现消光，即出射的光强为零。如果检偏器旋转一周光强变化交替出现两次最亮和两次零光强，即两明两黑；且符合马吕斯定律θθ20COS )(I I =（θ为检偏器透射轴与偏振光方向间的夹角），即最亮和最暗之间，检偏器应转过90o ，则为线偏振光。 2.4.2 圆偏振光产生及鉴别

产生圆偏振光的前提条件是首先得到线偏振光，然后线偏振光垂直入射到λ/4波片，如果线偏振光的振动方向与λ/4片的快轴和慢轴成45o 角，这时透过λ/4片的光是圆偏振光。检偏器旋转时，光强没有变化。 2.4.3 椭圆偏振光的产生及鉴别

产生椭圆偏振光的方法是将一束线偏振光正入射到λ/4片上，线偏振光振动方向与λ/4片慢轴的夹角不等于45o ，这时透过λ/4片的光就是椭圆偏振光，其长轴与波片快轴或慢轴平行。当椭圆偏振光通过旋转的检偏器，光强将出现两明两暗，光强出现最亮时，检偏镜的透射轴的方向就是椭圆的长轴方向；光强出现最暗时，检偏镜的透射轴的方向就是椭圆的短轴方向。

3 安装

3.1 开箱

打开仪器的包装后,请对照装箱单对仪器的成套性进行认真清点验收,如发现与装箱单不符或者仪器表面有明显的受损现象请立即与售方联系解决。仪器成套性请参阅装箱单。

3.2 安装场地

该仪器是实验仪器。为了提高仪器的工作质量和延长仪器的使用寿命，在选择仪器安装场地时应注意以下几点：

3.2.1 环境温度： 18±28℃ 3.2.2 相对湿度:

＜65%

3.2.3 无振动源、无强电磁场干扰 3.2.4 室内保持清洁、无腐蚀性气体 3.2.5 仪器应放置在坚固的平台上 3.2.6 仪器放置处不可长时间受太阳照射

3.2.7 室内应具稳压电源装置对仪器供电，装有地线，保证仪器接地良好。

3.3 电控箱的使用

计算机与电控箱通过USB 专用电缆连接。

电控箱背面有如图所示的五个插口，分别为电机插口和接受器插口。

在不使用双光束方式的时候，使用测量接受器采集；使用双光束方式的时候，两路采集均使用，实验数据为测量信号与参考信号的比。

“步进电机Ⅰ”、 “步进电机Ⅱ” 和“步进电机Ⅲ” 分别与控制软件中所示的电机1，2，3对应。接具体的电机可由用户根据需要自定。

USB 连接电缆接口

3.4 仪器的摆放：

在仪器的摆放中，可以根据不同的实验需要任意摆放。但必须注意以下几点：

3.4.1 激光源发出的光束应平行于工作平台的工作面，并保证其中心高度在200mm 左右。

3.4.2 光束应通过放入光路中的部件（格兰棱镜、分束镜、接收器等）的中心。保证信号光、参考光垂直入射到接收器上。

3.4.3 粗调后，启动软件，显示器显示曲线。若曲线噪声大，可以首先检查信号光束是否进入接收器靶面中心，而后停止格兰棱镜支架的转动。操作软件记录的曲线若此时平直光滑，即说明激光光源无问题，反之则有问题，此时可更换光源。

3.4.4 实验中，若格兰棱镜旋转360o过程中出现二极大值不相等时，微微转动格兰棱镜的支架，改变入射光的入射角，即可获得满意的效果。本系统备有绕Z轴旋转的基座供选用。

3.4.5 双光束工作时，若出现溢出或不正常现象，可以将分束镜的位置改变，即将分束镜转一个面（即转180o），并将分束镜与光束所成的角度微微变化一下。若仍不理想，可将二个接收器对调。

3.4.6 调整光束是否对准接收器的靶面，可将接收器前的毛玻璃盖拧下，使光束对准靶心。

3.4.7 三个带步进电机的调节架可安装格兰棱镜或λ/4（或λ/2）波片，使用者可自行更换。更换只需拧开紧固螺钉即可。

3.4.8 电箱有很多联线插头，注意先关掉电箱开关再接线或拔线。

下面为仪器的部件:

氦氖激光器及调节架

波片及调节架半透半反镜及调节架格兰棱镜及旋转架接收器及调节架