Измерение поляризационных характеристик оптического излучения методом цифровой дифференциальной поляриметрии

• Автор: Ломакин, Александр Георгиевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 136 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1 Разработка метода цифровой дифференциальной поляриметрии для измерения угла вращения плоскости поляризации

1.1 Современные методы и средства измерения угла вращения плоскости поляризации

1.2 Устройство цифрового дифференциального поляриметра

1.3 Принцип измерения угла вращения плоскости поляризации

1.4 Методы измерения разности фаз гармонических сигналов

1.5 Метод измерения угла вращения плоскости поляризации на основе преобразования Фурье

1.6 Численное моделирование алгоритма обработки сигналов

1.7 Анализ точности алгоритма измерения разности фаз в присутствии некомпенсированного фазового шума
1.8 Выводы
Глава 2 Исследование метрологических характеристик цифрового дифференциального поляриметра в режиме измерения угла вращения плоскости поляризации
2.1 Неопределенность, возникающая из-за несовершенства поляриметрической пластинки
2.2 Источники неопределенностей измерений в оптической схеме цифрового дифференциального поляриметра при измерении УВПП
2.3 Расширенная неопределенность измерения УВПП
2.4 Результаты измерения угла вращения плоскости поляризации
2.5 Выводы
Глава 3 Разработка метода цифровой дифференциальной поляриметрии для измерения разности фаз ортогональных компонент эллиптически поляризованного света
3.1 Современные методы и средства измерения разности фаз ортогональных компонент эллиптически поляризованного света
3.2 Модификация оптической схемы цифрового дифференциального поляриметра для измерения разности фаз, вносимой
двулучепреломляющим материалом
3.3 Метод измерения разности фаз, вносимой двулучепреломляющим материалом
3.4 Оценка точности аппроксимации экспериментальных данных
3.5 Выводы
Г лава 4 Исследование метрологических характеристик цифрового дифференциального поляриметра в режиме измерения разности фаз ортогональных компонент эллиптически поляризованного света
4.1 Неопределенность, возникающая из-за несовершенства фазовой пластинки
4.2 Источники неопределенности оптической схемы цифрового дифференциального поляриметра
4.3 Расширенная неопределенность измерения разности фаз, вносимой фазовой пластинкой
4.5 Выводы
Глава 5 Программно-аппаратный комплекс «Цифровой дифференциальный поляриметр с вращающимся анализатором»
5.1 Функциональная схема цифрового дифференциального поляриметра
5.2 Измерение угла вращения плоскости поляризации
5.3 Измерение разности фаз ортогональных компонент эллиптически поляризованного света
5.4 Выводы
Заключение
Литература
Приложение А - Акт о внедрении
Приложение Б - Государственная поверочная схема для средств измерений угла вращения плоскости поляризации

Введение
Актуальность темы определяется существенной необходимостью повышения точности оптических поляризационных измерений. Оптические поляризационные измерения [1] широко распространены в различных областях науки и техники. Приборы, используемые в этой области, предназначены для измерений следующих основных параметров поляризованного оптического излучения:
1. Угла вращения плоскости поляризации (поляриметры).
2. Азимута и эллиптичности поляризованного света (эллипсометры).
3. Разности фаз при линейном двулучепреломлении (полярископы-поляриметры, фазовые поляриметры).
Способность среды вызывать вращение плоскости поляризации проходящего через неё оптического излучения называется оптической активностью. Впервые оптическая активность обнаружена в 1811 Д. Ф. Араго в кварце. В 1815 Ж. Б. Био открыл оптическую активность чистых жидкостей (скипидара), а затем растворов и паров многих, главным образом органических, веществ. В 1823 О.Ж. Френель объяснил оптическую активность различием показателей преломления среды для право- и левополяризованных по кругу световых волн, поскольку волну линейно-поляризованного света всегда можно представить как совокупность двух право- и левополяризованных по кругу волн равной интенсивности. В связи с этим, вполне справедливо рассматривать оптическую активность как эффект двулучепреломления среды для лучей с правой и левой круговой поляризацией.
Оптическую активность обнаруживают широкие классы веществ, в особенности органических. Характер дисперсии оптической активности весьма чувствителен к различным факторам, определяющим внутри- и меж-молекулярные взаимодействия. Поэтому методы, основанные на измерении оптической активности, широко используются в физических, химических, биологических и др. научных исследованиях и в промышленности.

чине (Цфы)- Для этого воспользуемся известным выражением для преобразования случайных величин [47]:
Рисунок 10 - Сложение вектора сигнала и вектора шума на комплексной
плоскости. Амплитуда шума А - константа, фаза шума ^-случайная величина
Подставив в (28) плотность вероятности фазы шума (26) и производную функции (27) получим:
где фЬ1 (ф) = ф + arcsin(SNR х sin(^ - фп)).
Функция плотности вероятности (29) гармонического колебания со случайной фазой представляет собой кривую чашеобразной формы. На рис. 11 построен график функции (29) при отношении сигнал шум SNR = 201g(57Ar) = бОдБ и для удобства принято фп = 0.