双折射率测量系统的研究与改进

随着电子技术、激光技术以及自动控制技术的飞速发展，光学测量技术也发生了本质的变化，如通过引入光电接收转换、模块与程控设计、数字显示，可极大的提高光学测量仪器的精度和效率，为精密光学测量系统的发展拓宽了道路。由于激光、偏光技术的发展迅速，导致了对波片精度的要求也越来越高，而波片的双折射率又是其最重要的性质之一，它将会直接或间接的影响到精密光学测量仪器的质量、光的偏振态及光通信效率等，所以，通过直接测量波片的双折射率来评价波片质量是非常有价值的。SZY-1型光学双折射率测试仪便是依据电光调制的原理设计的一种用于测量波片的相位延迟量的仪器。论文主要针对SZY-1型双折射率测试仪存在的非自动化、系统老化引起的测量精度低等问题，结合模块化电路及程控思想，研究并改造实施了能够适应波片进行精确测量的双折射率测量方法。考虑到系统的产品实用性，结合单位内部实际情况以及在波片制作、激光系统等方面的技术积累，将重点放在了提高系统测量精度、系统集成化和自动控制的研究上来。为改变原有系统非自动化、电路老化和测量精度低等状况，论文在认真分析、研究前人攻关成果的基础上，在绪论部分重点阐述了双折射率测试仪的研究背景及国内外研究现状，重点介绍了3种不同系列的国外先进测试仪。结合已有的波片测量知识，分析了SZY-1型双折射率测试仪的工作原理，并对原有测量系统的电光调制信号发生电路、选频网络、光电接收转换及高压电源等部分进行了改进设计。硬件改造电路围绕STC89C52RC搭建，由单片机产生方波信号，用按键控制其相位和占空比的大小，实时显示波形和数值，取代了原有硬件电路实现粗调和细调的方法。用电流控制脉宽调制芯片UC3842取代单管自激式直流电压变换器，简化直流高压电路，使信号稳定输出。针对样品架旋转盘定位难、操作繁琐等缺陷，提出了用步进电机带动样品架旋转盘以实现精确定位的设计方案，从而简化测量环节。阐述了系统的软件设计流程，并对改造后的电路进行了联机测试和误差分析，发现测量系统完全符合原电路原理要求，性能良好，具有较好的应用前景。