高速シャッタービデオカメラを用いた時空間偏光分布計測

使用高速快门摄像机测量时空偏振分布

基本信息

批准号：
06750034
负责人：
岡和彦
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1994
资助国家：
日本
起止时间：
1994 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

偏光解析法は、光弾性効果による固体材料の応力解析、薄膜の膜厚測定およびその物性研究などに重要な役割を果たしている。しかしながら、現用偏光解析法には回転検光子などの機械的可動部、ないし複数の光検出器のいずれかを必要とするため、速い現象の時間変化の測定、あるいは精密な空間分布の測定の少なくとも一方を犠牲にせざるをえない状況にある。このような背景の下で本研究はでは、直交2周波局発光を用いたまったく新しい実験方法を開発し、偏光状態の時空間分布の可視化と図的表示を可能とした。実験系の概略を以下に示す。複屈折性を示すサンプルを透過した楕円偏光に、直交する2つの直線偏光成分を持つ局発光をビームスプリッタで重ね、高速電子シャッターを持つビデオカメラ上で干渉させる。局発光の2つの偏光成分の周波数をずらし、かつそれぞれの波面を被測定楕円偏光の波面に対して若干傾けておくと、時間とともに並進する網目状の干渉縞が生じる。この干渉縞をビデオカメラで取り込み、フーリエ解析を行うと、偏光状態の時空間分布が求められる。この実験方法では、ビデオカメラのシャッター時間までの高速変動現象の時空間分布を図表示することが可能である。また、従来の高速偏光計が複数の光検出器を用いているのに対して、本実験方法では一個のビデオカメラのみを用いているため、光学系が簡単かつ調整がきわめて容易である。複屈折サンプルとして、高速な応答性能を持つ反強誘電性液晶を用いて実験を行った。作製した実験系の時間及び空間分解能はそれぞれ100μsと250μmであった。液晶に印加した電圧を変化させ、その直後の複屈折分布の変化を測定した。複屈折分布の過渡応答特性の偏りを調べることができた。

由于光弹效应，椭偏仪在固体材料的应力分析、薄膜的厚度测量及其物理性质的研究中发挥着重要作用。然而，当前的椭圆光度术需要机械移动部件（例如旋转分析器）或多个光电探测器，因此很难测量快速现象的时间变化或测量精确的空间分布，我们别无选择。但要牺牲一方面。在此背景下，在本研究中，我们开发了一种使用正交二频局域光发射的全新实验方法，使得可视化和图形化显示偏振态的时空分布成为可能。实验系统的概要如下所示。使用分束器将具有两个正交线性偏振分量的局部光叠加在通过呈现双折射的样品的椭圆偏振光上，并在配备有高速电子快门的摄像机上使两者发生干涉。通过移动本地光的两个偏振光分量的频率并相对于待测量的椭圆偏振光的波前稍微倾斜它们各自的波前，产生随时间平移的网状干涉条纹。通过用摄像机捕捉这些干涉条纹并进行傅里叶分析，可以确定偏振态的时空分布。通过这种实验方法，可以图形化地显示直到摄像机快门时间为止的高速波动现象的时空分布。此外，传统的高速旋光仪使用多个光电探测器，而本实验方法仅使用一台摄像机，使得光学系统简单且极易调节。我们使用具有快速响应性能的反铁电液晶作为双折射样品进行了实验。构建的实验系统的时间和空间分辨率分别为100μs和250μm。改变施加于液晶的电压，测定其后的双折射率分布的变化。我们能够研究双折射分布的瞬态响应特性的偏差。