一、产品概述

偏振分析仪是基于旋转波片设计的终端模块化仪器，专为高精度偏振态（SOP）测量打造，支持自由空间光束测量与光纤耦合测量两种工作场景，前者可直接对准入射光束，后者安装光纤准直器后即可对光纤输出光进行 SOP 分析。

该仪器核心性能卓越，高动态范围达 30dB，能在宽泛光强条件下获取可靠数据；宽波长覆盖，提供三种型号，满足从可见光到近红外光谱范围的多样化应用需求；高精度，在表征 SOP 的邦加球（Poincare ball）上实现 ±0.5° 精度，为光学元件表征、系统校准、材料研究及通信器件测试等提供高可信度偏振参数。

重要备注：偏振分析仪仅适用于单色相干光（例如激光）！

（一）型号及参数

仪器型号分为 TR-PAX-VIS、TR-PAX-NIR、TR-PAX-IR，具体参数如下表所示：

二、工作原理

偏振分析仪基于旋转消色差波片和起偏器（原理简图见下图）。电机带动波片旋转，由 PD（光电二极管）采集一个周期的信号，每周期采集点数为 2048，通过快速傅里叶变换（FFT）可得到输入光的四个斯托克斯参数（S0、S1、S2、S3），进而推算出偏振方位角和椭圆度等相关参量。

三、硬件

（一）面板介绍

1. 后面板（见图 2）

2. 前面板（见图 3）

（二）安装

可通过以下两种方式安装到光学设置中：

1.底部有一个 M4 螺纹安装孔，用于立柱安装（可参考图 2）。

2.前面有四个 M3 螺纹安装孔，用于同轴接杆系统安装（见图 4）。

四、软件

（一）软件安装与启动

程序运行需安装偏振分析仪控制系统（V1.2.10）。将偏振测量仪连接电源，并通过 USB 数据线连接到电脑，在开始菜单中找到软件图标或使用桌面快捷方式启动软件，软件启动后等待 10s 预热时间即可采集数据。

（二）偏振测试界面（见图 5）

1. 顶部功能区

    • 标签页切换：支持 Polarization Measurement（偏振测量）、Extinction Ratio Measurement（消光比测量）等模式。

    • 增益状态（Gain level）：实时显示自动增益控制系统的工作状态。仪器连接启动后，AGC 将自动优化信号，此区域会显示当前状态（如 “Light power high!” 或具体增益档位等）。

2. 左侧面板：参数设置与实时数据显示区

    • 波长（Wavelength）：手动输入待测光源波长（单位：nm），例如 1063nm。

    • 取样速率（Sampling Rate）：支持 Default（默认，15 sample/s）或 Maximum（最大，30 sample/s）模式。

    • Stokes 参数实时显示：S0、S1、S2、S3 动态更新测量值。

    • 偏振度（DOP）、方位角（Azimuth）、椭圆率（Ellipticity）、光功率（Power）实时显示。

3. 存储与操作模式

    • 存储格式：支持界面显示的数据导出。

    • 存储模式：Once（单次，可设置单次存储 cycles）或 Continuous（连续存储）。

4. 右侧面板：偏振态可视化区

    • 曲线模式：动态显示 Stokes 参数随采样点数的变化曲线（横轴为采样点数）。

    • 邦加球（Poincare Ball）：3D 球体展示偏振态分布，支持视角调整。

    • 偏振椭圆模式：直观呈现偏振椭圆形状与旋转方向。

5. 基础设置操作

    • 波长设置：在 Wavelength [nm] 输入框键入目标值（如 1063nm），按 ENTER 确认。

    • 取样速率选择：点击 Sampling Rate 下拉菜单，选择 Default 或 Maximum。

6. 测量流程

1.设置波长与取样速率，按 ENTER。

2.系统自动开始测量：左侧面板实时更新 Stokes 参数及偏振特性（DOP、方位角等），右侧面板同步显示曲线、邦加球或偏振椭圆（通过顶部标签切换视图）。

7. 存储功能

数据导出：点击 Storage，导出 data 为 CSV 格式。

8. 其他功能

    • 清除数据：点击 Clear 按钮清除邦加球当前显示。

    • 显示点数：通过 Displayed Points 调整邦加球显示的数据量（如 100 点）。

9. 注意事项及补充说明

    • 连续测量模式下，建议设置合理的循环次数以避免数据过载；波长输入需符合设备支持范围（如可见光或近红外波段）。

    • 从下位机获取 PD 增益挡位数据 G，具体挡位与对应增益如下表：

（三）消光比测量模式（见图 6）

1. 左侧面板：参数设置区（Settings）

    • 波长设置（Wavelength [nm]）：手动输入待测光源波长（如 1063nm）。

    • 测量时间（Measurement Time [s]）：设置测量时长（如 10s），即测量时间到后自动停止并拟合。

2. 其他选项

    • Stop On Circle Completed：在圆闭合后自动停止并拟合。

    • Compensate Ellipticity：启用椭圆率补偿。

    • Compensate DOP：启用偏振度补偿。

3. 测量结果显示区（Measurement）

    • Azimuth [°]：偏振方位角。

    • Ellipticity [°]：偏振椭圆率。

    • DOP [%]：偏振度。

    • Power [uW]：光功率。

4. 消光比测量结果（ER Measurement Results）

    • Total Points：总采样点数。

    • Used Points：有效采样点数。

    • Center Azimuth [°]：中心方位角。

    • Center Ellipticity [°]：中心椭圆率。

    • θ[°]：圆心角。

    • Radius [rad]：圆心角半径（弧度）。

    • ER [dB]：消光比（分贝）。

5. 右侧面板：邦加球（Poincare Ball）可视化

白色球体，三条两两正交轴线穿过球体中心，轴线顶点用字母标记偏振态（比如 H 表示水平线偏振），动态显示偏振态分布，支持视角调整。

6. 控制按钮

    • Start ER Measurement：开始消光比测量。

    • Clear：清除当前数据。

    • Displayed Points：设置邦加球显示点数（如 100）。

7. 操作流程

1.参数设置：输入 Wavelength [nm]（如 1063nm，若偏振测试界面已设置，此界面自动跟随）。

2.设置 Measurement Time [s]（如 10s）。

3.勾选补偿选项（如 Compensate Ellipticity）。

4.点击 Start ER Measurement 开始测量，实时数据在左侧面板更新，右侧邦加球动态显示偏振态。

5.测量完成后，查看 ER Measurement Results 数据，点击 Clear 可清除邦加球当前显示数据。

8. 注意事项

    • 波长范围：确保输入波长在设备支持范围内（如可见光或近红外波段）。

    • 测量时间：根据需求设置合理时长，避免数据过载或测量不完整。

    • 补偿功能：根据实际需求启用 Compensate Ellipticity 或 Compensate DOP。