0112002-1研究论文第43卷第1期/2023年1月/光学学报基于双频激光干涉相位检测的高精度波片测量陈强华1*，关裕1，周胜1，丁锦红1，吕洪波1，孙启国1，罗会甫21北方工业大学机械与材料工程学院，北京100144；2北京理工大学机械与车辆学院，北京100081摘要波片精度对偏振光学系统性能有着重要的影响，故需要对其相位延迟量和快轴方位角进行高精度测量。提出了一种新型基于双频激光干涉相位检测的高精度波片测量方法，采用双频激光外差干涉光路，利用一个可旋转半波片和一个角锥反射棱镜测量待测波片，可实现任意波片的相位延迟量和快轴方位角的高精度同时测量。所提方法不受波片、偏振片等双折射器件的方位角精度的影响，从原理上避免了该类系统误差。所设计的系统具有共光路结构，测量稳定性高，信号处理采用相位检测方式相对于一般的光强检测方式测量精度更高。此外，所设计的测量系统中元件很少，结构简单，测量过程快捷。误差分析表明，在现有实验条件下，测量系统的波片相位延迟量的测量不确定度约为3.9′，快轴方位角的测量不确定度约为5′′。实验比对结果表明，所提方法的测量结果与其他方法测量结果的一致性很好。重复性测量实验表明，测量结果的标准偏差约为2′。关键词测量；波片测量；相位延迟量；快轴方位角；双频激光干涉；相位检测中图分类号O436.3文献标志码ADOI：10.3788/AOS2212371引言偏振光学系统广泛应用于传感检测、机械测量、生物医学、化工、通信和物理学等领域中，波片是偏振光学系统中的重要元件，其精度对系统性能具有决定性的影响［1-5］。因此，波片的高精度测量具有重要意义。目前，许多波片测量方法都基于光强测量原理，如消光法、电光/磁光调制法、干涉法、补偿法、光谱法和光栅法等：消光法利用旋转偏振元件检测出射光强的极值或变化来测量波片相位延迟量［6-7］；电光/磁光调制法一般在光路中插入电光或磁光调制器来调制光束的偏振态，再对消光位置进行判断以得到波片相位延迟量［8-9］；干涉法通常通过分析不同偏振状态下干涉信号的强度来测得波片相位延迟量［10］；补偿法使用某种相位补偿器来调制系统的总相位延迟量以获得波片相位延迟量［11-12］；光谱法通过分析波片相位延迟量与波长之间的关系来测量波片相位延迟量［13］；光栅法一般利用光栅将光束衍射成不同级次的光束，并分别测量相应光强，再利用旋转波片来测量相位延迟量［14］。基于光强检测的测量方法的测量精度容易受到光强波动的影响，对光源和光路...
