(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210364279.6 (22)申请日 2022.04.08 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114441478 A (43)申请公布日 2022.05.06 (73)专利权人 南京理工大 学 地址 210094 江苏省南京市玄武区孝陵卫 200号 (72)发明人 富容国　马凌芸　陈旭彬　于紫木　 王英杰　闫昊　侯晓明　黄明柱　 吕行　于祥　王东智　张华楠　 柳志鹏　毕英建　 (74)专利代理 机构 南京理工大 学专利中心 32203 专利代理师 王安(51)Int.Cl. G01N 21/41(2006.01) G01N 21/01(2006.01) 审查员 张咏 (54)发明名称 一种基于可调宽波段激光的晶体双折射测 试系统 (57)摘要 本发明公开了一种基于可调宽波段激光的 晶体双折射测试系统， 包括激光器、 光路单元、 电 信号处理单元、 数据处理单元； 本发明采用相位 延迟变化量作为晶体应力双折射的衡量指标， 利 用能够实时比较出晶体加压时和非加压时双折 射相位延 迟量偏差程度的光路单元， 结合电信号 处理单元和数据处理单元实现同时测量不同波 段激光照射下的加压和非加压两种状态下的晶 体材料光弹系数， 实现宽波 段可调激光下晶体差 值压力状态与非加压状态下的双折射测量和相 位延迟量偏差程度比较。 本发明测量精度高， 结 构简单， 容易实现， 有效弥补了现有技术中晶体 材料在加压条件下进行应力双折 射测试的空白。 权利要求书2页 说明书9页 附图2页 CN 114441478 B 2022.06.21 CN 114441478 B 1.一种基于可调宽波段激光的晶体双折射测试系统， 其特征在于， 包括激光器 （1） 、 光 路单元、 电信号处 理单元、 数据处 理单元； 所述激光器 （1） 用于发射 不同波段的激光； 所述光路单元用于将激光器 （1） 发射的激光分为加压光路和非加压光路， 分别经过两 路光路中的 晶体折射后， 将光信号 转换为电信号； 所述电信号处理单元用于对光路单元的输出的电信号进行放大、 差分和滤波的解调处 理； 所述数据处理单元用于将电信号处理单元处理后的信号进行采集和数据处理， 得到晶 体材料加压和非加压时的相位延迟量的变化 量； 所述光路单元包括第一共轭透镜组、 第二共轭透镜组、 起偏器 （3） 、 分束镜 （4） 、 反光镜 （5） 、 第一0 °光弹调制器 （7） 、 第二0 °光弹调制器 （8） 、 非加压晶体 （9） 、 加压晶体 （10） 、 第一 45°光弹调制器 （11） 、 第二45 °光弹调制器 （12） 、 第一检偏器 （13） 、 第二检偏器 （14） 、 第一光 电探测器 （17） 、 第二 光电探测器 （18） ； 所述第一共轭透镜组包括第一透镜 （2） 、 第二透镜 （16） ， 第二共轭透镜组包括第三透镜 （6） 和第四透 镜 （15） ； 所述激光器 （1） 发射的检测光源通过第一透镜 （2） 、 起偏器 （3） 和分束镜 （4） 后分为两路 光束； 其中非加压光束先后通过反光镜 （5） 、 第三透镜 （6） 、 第一0 °光弹调制器 （7） 、 非加压晶 体 （9） 、 第一45 °光弹调制器 （11） 、 第一检偏器 （13） 、 第 四透镜 （15） 后通过第一光电探测器 （17） 转化为电信号后进入信号处 理单元； 另外一路加压光束先后通过第二0 °光弹调制器 （8） 、 加压 晶体 （10） 、 第二45 °光弹调制 器 （12） 、 第二检偏器 （14） 、 第二透镜 （16） 后通过第二光电探测器 （18） 转化为电信 号后进入 电信号处 理单元。 2.根据权利要求1所述的基于可调宽波段激光的晶体双折射测试系统， 其特征在于， 所 述非加压晶体 （9） 和 加压晶体 （10） 采用同一种晶体材 料。 3.根据权利要求2所述的基于可调宽波段激光的晶体双折射测试系统， 其特征在于， 所 述电信号处 理单元包括电压放大模块和锁相放大模块； 所述电压放大模块用于将光路单 元输出的电信号进行放大； 所述锁相放大模块用于将光路单元内部光弹调制器的直流参考信号以及电压放大模 块输出的差分电压信号进行解调。 4.根据权利要求3所述的基于可调宽波段激光的晶体双折射测试系统， 其特征在于， 所 述电压放大模块包括第一 放大电路 （19） 和第二 放大电路 （20） ； 所述锁相放大模块包括第一锁相放大器 （2 1） 、 第二锁相放大器 （22） 和第三锁相放大器 （23） ； 其中， 第一放大电路 （19） 和第二放大电路 （20） 的输入端分别与 光路单元的第一光电探 测器 （17） 和第二光电探测器 （18） 相连接， 第一放大电路 （19） 和第二放大电路 （20） 的输出端 与第一锁相放大器 （21） 的输入端连接， 第一锁相放大器 （21） 的输出端与数据处理单元连 接； 第二锁相放大器 （22） 的输入端分别与第一0 °光弹调制器 （7） 、 第一45 °光弹调制器 （11）权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114441478 B 2和第一放大电路 （19） 的输出端连接， 第二锁相放大器 （2 2） 的输出端与数据处 理单元连接； 第三锁相放大器 （23） 的输入端分别与第二0 °光弹调制器 （8） 、 第二45 °光弹调制器 （12） 和第二放大电路 （20） 的输出端连接， 第三锁相放大器 （23） 的输出端与数据处 理单元连接。 5.根据权利要求4所述的基于可调宽波段激光的晶体双折射测试系统， 其特征在于， 所 述数据处理单元将电信号处理单元 处理后的信号进行采集和数据处理， 得到晶体材料加压 和非加压时的相位延迟量的变化 量， 具体为： 光路单元中的加压光路和非加压光路分别通过电信号处理单元后转化成非加压条件 下的电信号 和加压条件下的电信号 ， 结合第一锁相放大器 （21） 输出的差频信号 ， 得到加压条件与非加压条件下晶体材 料产生双折 射相位延迟量的变化 量 ： 其中， 为非加压条件下的直流参考电压， 为加压条件下的直流参考电压， 为非加压条件下晶体材料双折射相位延迟量， 为加压条件下晶体材料双折射相位延迟 量， 表示第一0 °光弹调制器 （7） 输出的一倍频电信号， 示第一45 °光弹调制器 （11） 输出的一倍频电信号， 表示第二0 °光弹调制器 （8） 输出的一倍频电信号， 表示 第二45°光弹调制器 （12） 输出的一 倍频电信号。 6.根据权利要求1所述的基于可调宽波段激光的晶体双折射测试系统， 其特征在于， 所 述第一0°光弹调制器 （7） 、 第二0 °光弹调制器 （8） 、 第一45 °光弹调制器 （11） 和第二45 °光弹 调制器 （12） 根据激光器 （1） 发射的不同波 段激光分别采用可见光波 段光弹调制器或红外波 段的光弹调制器。 7.根据权利要求1所述的基于可调宽波段激光的晶体双折射测试系统， 其特征在于， 所 述起偏器 （3） 、 第一检偏器 （13） 和第二检偏器 （14） 根据激光器 （1） 发射的不同波 段激光分别 采用可见光波段或近红外波段的波片。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114441478 B 3