平面偏振光微小偏转角的精密测量

摘要

偏振光微小偏转角测量技术是近年来兴起的一种通过测量光束经过某种物质时偏振面发生的旋转来研究物质性质的方法。目前这项技术已被广泛应用在无损测量、溶液浓度探测和相关物理量的测量等领域。例如磁光玻璃维尔德常数的测量，糖的水溶液浓度的测量，引力的法拉第旋转的研究和重金属原子的宇称不守恒的研究等。在对精度要求不高的一般应用领域，此项技术已经趋于成熟，但对一些对精度要求较高的研究性领域，目前的技术水平还远不能满足高精度的要求，因此，偏振光微小偏转角测量技术精度的不断提高对这些领域的科学研究和应用具有重要意义。 本文在调研了大量研究和应用的基础上，根据研究课题的需求，设计并搭建了双重调制法精确测量平面偏振光微小偏转角的实验系统。本实验系统在传统的实验方案中略加改进，采用双重调制的方法，即对光路进行调制和对信号本身进行调制，对平面偏振光的微小偏转角进行了精密的测量。这种设计既有效增强了测量信号，又可消除由起偏器和检偏器引起的角度误差以及背景光对实验的影响,从而达到精密测量的目的。初步实验结果表明，本光学系统的分辨本领已达到 rad。本文详细介绍了此项技术的应用、实验方案的设计、实验系统的搭建和噪声分析，最后提出了实验的改进方案，并估算出了下步实验系统的分辨率为 rad。