1、 专业班级： 测控 1502 姓名： 曹 鑫 学号： 311504002009 偏振光偏转角测量技术的应用 平面偏振光偏转角的测量技术，通过测量光束经过某种物质时偏振面的旋转角度来测量物质的某种特性。此项技术对待测样品不产生影响，所以在无损测量、科学研究、工业和医疗中应用广泛，在生物和化学领域以及新兴生命科学领域中也有重要应用，随着科学技术的发展，此项技术将具有更为广泛的应用前景。 平面偏振光偏转角测量系统主要包括激光器（ Laser）、起偏器（ Polarizer）、法拉第调制器（ FC）、检偏器（ Analyzer）和光电探测器（ Photo electricdetector）几个重要组成
2、部分。其基本原理：将待测样品放 在两个正交放置的偏振片之间，偏振光通过待测样品后其振动面发生偏转，当到达检偏器时，偏振光的振动方向与检偏器的透振方向不再垂直，从而有光入射到光电探测器，传统方法是旋转检偏器，使透射光强最小，这时检偏器转过的角度即为待测样品使光偏转的角度，但随着光电检测技术的发展，人们逐渐采用光电探测器直接测量通过检偏器的光强，通过入射光强 I 0 与透射光强 I 的关系，得到待测样品使振动面旋转的角度。这项技术不影响或者破坏样品的性质，所以应用到越来越多的领域。 旋光溶液浓度测量 偏振光通过某种物质后，其振动面将以光的传播 方向为轴线转过一定的角度，这种现象叫作旋光现象。旋光现
3、象不仅在石英等晶体中发现，在某些液体中也有发现。如松节油组合而成。目前主要的复合制导模式有光学多模制导、射频/红外多模制导和毫米波 /红外多模制导几种形式。双模寻的复合制导技术已日趋成熟，各国正在积极研制三模复合寻的制导技术，例如日本研制对空导弹用的微波 +毫米波 +红外三模寻的头，这种导弹具有更高的命中精度、更强的抗干扰能力。如美国新研制的 AGM-88E“先进反辐射导弹”（ AARGM）采用被动反辐射导引头 +主动毫米波雷达 +GPS/INS新型多模制导装置；美 陆军的“联合通用导弹”则采用半主动激光 /红外成像 /毫米波雷达三模导引头。战斧”巡航导弹 BGM-109B 采用惯性导航 +地
4、形匹配 +电视景象匹配复合制导模式。 本世纪是信息技术高速发展的时代，依赖于信息技术的精确制导技术是军事技术研究的热点。参与此项技术研究的国家越来越多，研究发展的力度越来越大。随着信息技术的发展，精确制导技术必将取得惊人的成果，制导武器的“眼睛”越发雪亮，精确打击能力将跃上新的台阶，精确制导技术的发展已呈现出以下几个特点。一是多色或多模复合制导将逐步发展成为精确制导的主要方式，红外成像和主 动、被动雷达制导技术是发展的重点。二是普遍采用中制导和末制导复合制导技术，打破飞行距离对打击精度的束缚，实现远程精确打击。中制导将普遍采用惯导 +全球定位系统复合制导；末制导采用双 /多模寻的和自动目标识别
5、算法。三是提高目标识别及在复杂战场环境下的自适应跟踪和抗干扰能力。四是导引头模块化、多样化、复合化和智能化，实现一弹多头，满足多种作战要求。五是发展“人机结合”控制技术。美国“斯拉姆”空地导弹和新一代“战斧”巡航导弹，就是典型的“人机结合”控制武器。六是发展惯性导航和全球定位系统一体化技术，即将 INS 和 GPS 作为一个整体装入导弹系统，这种一体化 INS/GPS 具有更好的抗干扰性能，质量轻、体积小、便于武器安装。 等纯液体、糖的水溶液和酒石酸溶液等。实验表明对于有旋光性的溶液，振动面的旋转角度 正比于光所通过的溶液长度 l 和旋光性溶液的浓度 C，即 = lC， (1)系数 叫作比旋光
6、率，单位为度 /分米（克 /厘米 3 ），标志着溶液的特性，与入射光的波长、溶剂有关，当溶剂改变时，它也随之发生很复杂的变化。式（ 1）常用于测定旋光溶液的浓度。这种测量方法既迅速又可靠，在生产上已被广泛采用 ，这种用来测量旋光溶液浓度的仪器叫旋光仪。其基本原理如图 2 所示。单色光源发出的光经过起偏器 P 后变为平面偏振光，待测溶液放在玻璃管 T 内，偏振光经过溶液后偏振面的旋转角 可以通过旋转检偏器 A 来测定。一般的应用对精度要求不高， 的单位用度表浓度 C 的单位用 g/cm 3 表示，长度的单位用 dm表示。但对精度要求较高的实验，需要在检偏器 A 后面放入光电探测器 PD，通过分析
7、旋光前后的光强关系，得到旋光角 。在药物分析中，用旋光仪测出旋转角度，查出所测溶液的旋光率，即可利用（ 1）式较 准确地测定溶液浓度。 制糖工业中用到的糖量计就是根据此原理设计的。许多有机药物、生物碱、生物体中各种糖类、氨基酸等都具有旋光性，并常有右旋和左旋两种旋光异构物。区别右旋和左旋对于了解分子结构和有关性质非常重要。某些药物的右旋和左旋异构物虽然分子式相同，但疗迥异，如氯霉素只有左旋异构物才有疗效，人工合成的合霉素是右旋和左缘两种氯霉素的混合，其疗效就只有纯左旋氯霉素的一半。研究旋光物质的左右旋性质一般也是利用糖量计进行的。 目前应用比较成熟的电流测量仪器是电磁感应式电流互感器（ Cur
8、rent trans- former，简称 CT），用于来测量电流已有 100 多年时间，具有非常重要的意义。然而随着电力系统传输的电力容量越来越大，电网电压等级越来越高，传统的电磁感应式结构已呈现出与之不相适应的弱点。绝缘结构日趋复杂、造价高、耗费材料多；充油易爆炸；如果输出负荷处于开路，输出端有高电压，易受电磁干扰；在故障电流下铁芯易饱和而产生不能容许的测量误差。为了克服 CT 的缺点，人们开始关注光学传感技术，把光电子学技术应用于 超高压大电流的电力网络中。这就是光学电流传感器（ Optical current transducer，简称 OCT）。如图 3所示， OCT 是利用法拉第磁
9、光效应原理实现电流测量的。在光学各向同性的透明介质中，外加磁场可以使在介质中沿磁场方向传播的平面偏振光的偏振面发生旋转，即发生了法拉第磁光效应。根据磁光效应，一束平面偏振光沿磁场方向通过磁光材料拉制成的光纤，偏振面发生旋转的角度 由下式决定 =VlB， (2)式中 V 为光纤的 Verdet 常数，与物质的性质有关， l 为磁场中的通光路径的有效长度， B 为光纤所在的磁场强度。此时的磁场是由载流导体中的电流产生的，由磁场和电流的关系就 可以达到测量电流的目的。目前，这类传感器被认为是最具前途的一种高压大电流测量装置。同样，式（ 2）还可以用来研究 物质的旋光特性。当样品的长度和所在磁场已知时
10、，通过检偏器 1 测量原始光强，通过检偏器 2 测量光经过样品后的光强，最后经过能谱仪分析经过样品前后光强变化，可得到样品的法拉第偏转角度 ，再根据式（ 2）就可确定样品的 Verdet 常数（图 4）。 近年来由于激光和光电技术在信息与军事方面的飞速发展，出现了探测精细表面下细小缺陷的技术。现代物理知识目前表面无损检测技术已经比较成熟，但对精密 表以下的亚表面却没有理想的检测手段。比较成熟的传统检测手段对亚表面缺陷无能为力，如渗透法只适于检测表面开口缺陷， X射线照射法、超声波检测法等适于深层内部缺陷。国内外曾经出现的激光冲击、超声显微镜等新技术，也因为系统复杂、成本高、性能不理想等原因没有发展为成熟技术。光 /涡流显微成像技术，是一种新兴的涡流无损探测方法，综合应用了电涡流效应与法拉第磁光效应，目标是实现对亚表面细小缺陷的可视化无损检测。 近年来，随着光电检测技术的飞速发展、仪器设备分辨本领越来越高，平面偏振光偏转角度测量得更加精确，这无疑 拓宽了此项技术的应用领域，为其得到更广泛的应用提供了技术支持，使其得到了更广阔的发展空间。
