第三章 光學偏極計與對掌性物質
3.5 一般光學外差偏極計
aa t
It 2 1 2 t m cos . (3.8)
Fig. 3.5 準光學外差偏極計架構圖[7]
準光學外差偏極計的量測步驟是先將待測物移開(m=0)，此時可以由鎖相放大器可測得最 大 強 度It1 2a1a2t 。 之 後 再 將 對 掌 性 物 質 置 入 系 統 中 ， 最 後 所 測 得 之 最 大 強 度 為
) (
2 1 2
2 t m
t a a
I 。將兩者強度相減得 I=It2-It1=2a1a2m，因此可以求得m I 2 aa1 2。 因為準外差干涉術是測量強度變化而求得光學旋轉角，所以容易受環境擾動與光源穩定度 的影響，使得精確度降低。
3.5 一般光學外差偏極計 [8-9]
一般光學外差偏極計的原理與準光學外差偏極計相似，也是以移頻器將 s-與 p-兩正交 偏極光調變或使用 Zeeman 雷射，使兩者之間產生頻差，並讓調變光源通過待測物，使測 試信號引進一相位差，藉由測量相位差，而將對掌性物質的光學旋轉角求出。Fig. 3.6 是一 Stabilized He-Ne
Laser
PC ANr Dt
PBS
BS
Lock-in Amplifier
BF
BF D1
D2
AO2 AO1
M1
P1
M2
P2 ANt
S
Dr λ/2
種 Mach-Zehnder 干涉儀所組成的光學外差偏極計[9]。一偏振方向與水平軸夾 45的雷射光 源入射至由兩分光器 BS1 與 BS2 及兩面鏡 M1 及 M2 所組成 Mach-Zehnder 干涉儀中，光 束被分光器 BS1 分成兩路徑：(a) BS1AO1M1SBS2 及(b) BS1AO2M2BS2，
其中待測物放在路徑(a)中。(a)路徑經 BS2 反射的光束與(b)路徑經 BS2 穿透的光束重疊，
並經過四分之一波片及偏極分光器 PBS 後，分成了 s-與 p-偏光：p- 偏光通過偏極板 P1， 最後由光偵測器 Dp 接收，得到光強度 Ip; 另一方面，s- 偏光則經過偏極板 P2後，由光偵 測器 Ds接收，得到光強度 Is。兩信號 Ip及 Is分別為
r s m
p A A t
I 2 cos , (3.9)
及
r s m
s A A t
I 2 cos , (3.10)
其中，m 與 分別為角頻差、光學旋轉角與干涉儀光程差所引進的相位差。兩信號在 鎖相放大器所得到的相位差為=2m，所以由相位差即可求得對掌性物質的光學旋轉角
m=2。這種光學外差偏極計是藉由量測相位差而得到光學旋轉角，雖然它有不易受擾動 及較為精確的優點，但對於微小的光學旋轉角或是含散射物質之對掌性物質的光學旋轉 角，有不易量測的缺點。此外，這種光學外差偏極計僅能測出光學旋轉角而無法同時測量 出對掌性物質的折射率。
Fig. 3.6 一般光學外差偏極計架構圖[9]
He-Ne Laser
P2 BS1
D1
D2
AO2 AO1
M1
M2
S λ/2
PC BS2 Dp
Lock-in Amplifier
BF
BF
P1
Ds λ/4 PBS
3.6 小結
這一章首先說明了光學偏極計的基本原理及對掌性物質的定義。此外，我們也說明了 高精確度通用偏極計、準光學外差偏極計與一般光學外差偏極計的架構、基本原理與缺點。
本研究將在第四、五、六、七章針對這些缺點，提出各種不同的光學外差偏極計。
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