2周波円偏光を用いた光ヘテロダイン干渉偏光計による動的複屈折分布計測

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複屈折は物質の光学的な異方性と密接な関係を有している。このため、分子構造や電磁界分布、応力分布などを調べるための有力な手段として、複屈折計測法に関する数多くの研究がなされてきた。しかしながら、現用複屈折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、本研究では、光ヘテロダイン干渉を用いた新しい時空間偏光分布計測法を開発した。実験系の構成は以下の通りである。複屈折性を示すサンプルを円偏光で照明する。サンプルを出射した楕円偏光を、λ/4板を透過させた後、偏光方向が互いに直交した2つの参照直線偏光とビームスプリッタで重ね、ビデオカメラ上で干渉させる。ビデオカメラの各画素から得られる光電流には、中心周波数の異なる2つのビ-ト成分が含まれる。このビ-ト成分の位相差が複屈折軸の方位角を示し、振幅の比の逆正接がサンプルのリタデーションをあらわす。この方法では、光学系に回転検光子などの機械的な可動部が無いため、ビデオカメラの応答時間までの高速な複屈折変動現象の空間分布の表示が可能である。また、光電流の2つのビ-ト成分の振幅と位相が、それぞれ複屈折の方位とリタデーションの情報を独立に持っているため、簡単な電子回路を使って複屈折のパラメータを得ることができる。応力により複屈折が誘起されたエポキシ板をサンプルとして用いて基礎実験を行った。2.9msの時間分解能で、エポキシサンプル中のリタデーションと方位角の空間分布をそれぞれ4degと5degの精度で求めることができた。