一种基于液晶相位延迟器的光学器件热致噪声补偿系统

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1.本发明涉及系统温度补偿领域，特别是一种基于液晶相位延迟器的光学器件热致噪声补偿系统，可应用于光学器件热致噪声，可满足于纯光学测温，特别适用于碱金属气室的全光学热致噪声补偿。

背景技术：

2.光学器件是许多科学装置的关键部件，尤其是对于量子测量仪器是核心敏感部件。光学器件通常在很宽的温度范围内工作，其中，温度变化在许多方面影响光学系统温度梯度导致光学元件应变并增加系统像差。除非对通过光学系统的温度分布进行简化假设，否则此类影响通常是不可预测的。仅考虑均匀的温度变化和简单的径向温度梯度，均匀的温度升高会导致半径、元件厚度和空气空间增加，光学元件的折射率会随着通常为空气的光学介质折射率的变化而变化。温度不可避免地影响光学器件的性能，任何误差都会对超高灵敏度装置造成极大的影响，因此实现光学器件温度的高精度测量和稳定控制具有重要意义。
3.目前，关于光学器件的温度的研究主要集中在分析光学器件受温度影响的程度，光学器件受到热辐射时的温度分布。有关于光学器件的温度补偿方法的研究很少，关于光学器件温度补偿的方法主要集中在组件的伺服控制运动和具有往复运动的双金属支架，这种方法需要通过机械控制，精度较低。
4.综上，随着光束调制技术和光束合成技术的发展和应用的普及，针对光学器件热致噪声补偿的系统设计有了广阔的前景，而这方面的研究实践研究还比较缺乏。本专利从总体出发，基于液晶相位延迟器(lcvr)的光学器件热致噪声的补偿系统的设计，将为相似的光学系统提供指导和借鉴。

技术实现要素：

5.本发明针对现有技术中的不足，提供一种基于液晶相位延迟器的光学器件热致噪声补偿系统，可应用于光学器件热致噪声，可满足于纯光学测温，特别适用于碱金属气室的全光学热致噪声补偿。
6.本发明的技术解决方案如下：
7.一种基于液晶相位延迟器的光学器件热致噪声补偿系统，其特征在于，包括窗镜，所述窗镜设置在烤箱的光线入射侧与液晶相位延迟器的光线出射侧之间，所述窗镜包括第二1/2波片和温度传感贴片电阻，所述温度传感贴片电阻通过控制器连接所述液晶相位延迟器的光路补偿控制信号输入端，所述温度传感贴片电阻的一面黏贴在所述第二1/2波片上，另一面朝向所述烤箱以直接感应烤箱对气室加温所产生的辐射热。
8.所述温度传感贴片电阻为铂电阻，所述控制器连接上位机，所述上位机对光路补偿控制信号、所述窗镜因受辐射热影响而导致的光束退偏数据、所述烤箱热辐射温度和所述烤箱工作温度进行监控。
9.所述液晶相位延迟器依次通过第一偏振分光棱镜和第一1/2波片连接激光器，所述激光器通过稳频稳功率模块连接上位机，所述烤箱的光线出射侧连接第二偏振分光棱镜，所述第二偏振分光棱镜的透射侧连接第一光电探测器，所述第二偏振分光棱镜的反射侧连接第二光电探测器，所述第一光电探测器和第二光电探测器分别连接信号处理器，所述信号处理器连接所述上位机。
10.所述烤箱的外围设置有磁补偿线圈，所述磁补偿线圈和所述烤箱分别连接上位机。
11.所述控制器基于所述窗镜和烤箱的前期数据标定控制所述液晶相位延迟器，所述前期数据标定采用以下结构：在所述烤箱的光线出射侧设置偏振分析仪，所述偏振分析仪和位于烤箱光线入射侧的所述窗镜分别连接上位机，所述上位机连接所述烤箱，所述窗镜避开所述液晶相位延迟器直接通过第一偏振分光棱镜和第一1/2波片连接激光器。
12.所述前期数据标定包括以下步骤：
13.步骤1，通过所述上位机为所述烤箱设定间隔开的若干设定温度，所述窗镜中的温度传感贴片电阻探测到的信号为温度信号；
14.步骤2，所述激光器产生的激光通过第一1/2波片与第一偏振分光棱镜后产生线偏振光，所述线偏振光通过窗镜、烤箱后入射进所述偏振分析仪，所述窗镜中的温度传感贴片电阻将当前的温度信号传递给上位机，所述偏振分析仪将接收到的偏振信号传递给上位机，上位机读取并保存温度信号与偏振信号以对所述窗镜和烤箱进行前期数据标定。
15.所述步骤1中的设定温度为25℃，160℃，170℃，175℃，180℃，185℃，190℃，和200℃，所述烤箱的工作温度区间为160℃至200℃，每一个设定温度对应一个温度信号，每一个温度信号对应一个由偏振分析仪接收到的偏振信号。
16.所述窗镜中的光学材料折射率随温度的变化遵循以下sellmeier方程：
[0017][0018]
其中δn为折射变化率，n0为20℃下的玻璃折射率，δt为玻璃温度的变化量，λ为透过玻璃光的波长；a0,a1,a2,b0,b1,λ
tk
为常量，需要通过将方程拟合到从测量中获得的折射率来确定或由窗镜厂商给出；(δt)2为温度变化的二阶项；
[0019]
由于折射率的变化，光线不再是直线，而是弯曲传播，因此，光学玻璃表现出各向异性和不均匀性，这会影响光学透镜内的光线折射和光线的偏振状态，折射率、应力与光程差之间的关系为：
[0020]
δ
x
＝dn
x-dny＝d(p-q)(σ
x-σy)
[0021]
δy＝dn
y-dnz＝d(p-q)(σ
y-σz)
[0022]
δz＝dn
x-dnz＝d(p-q)(σ
x-σz)
[0023]
其中δ
x
，δy，δz为三轴应力沿x，y，z轴的光程差；n
x
，ny，nz为三轴应力沿x，y，z轴的折射率；σ
x
，σy，σz为三轴应力沿x，y，z轴方向的主应力；p、q分别为维尔泰姆应力光学的横、纵项应力常数。
[0024]
本发明的技术效果如下：本发明一种基于液晶相位延迟器的光学器件热致噪声补偿系统，利用液晶相位延迟器(lcvr，liquid crystal variable retarder)作为一种可控的空间光调制器，和其让特定光垂直透过玻璃表面可根据实际需求调制光的偏振态等特
点，针对烤箱高温造成的光学器件的温度漂移，通过铂电阻测温结合lcvr补偿光学器件热致噪声的影响，建立了一种利用lcvr实现对光学器件热致噪声的补偿方案，实现了利用lcvr解决烤箱造成的光学器件温度漂移的设计效果。本发明基于光场进行补偿，在满足了设计需求的同时具有便于工程实现的特点，补偿了由于烤箱高温造成的光学器件折射率变化的影响，提高了系统的测量精度，适用于解决由于高温造成的光学器件温漂的问题，具有十分广阔的应用前景。
附图说明
[0025]
图1是实施本发明一种基于液晶相位延迟器的光学器件热致噪声补偿系统的结构示意图。
[0026]
图2是对图1中的窗镜进行数据标定的系统结构示意图。
[0027]
附图标记列示如下：1—激光器；2—第一1/2波片；3—第一偏振分光棱镜；4—液晶相位延迟器(lcvr，liquid crystal variable retarder)；5—窗镜(第二1/2波片+温度传感贴片电阻)；6—烤箱；7—气室；8—磁补偿线圈；9—第二偏振分光棱镜；10—第一光电探测器；11—第二光电探测器；12—稳频稳功率模块；13—控制器；14—信号处理器；15—上位机；16-偏振分析仪。
具体实施方式
[0028]
下面结合附图(图1-图2)和实施例对本发明进行说明。
[0029]
图1是实施本发明一种基于液晶相位延迟器的光学器件热致噪声补偿系统的结构示意图。图2是对图1中的窗镜进行数据标定的系统结构示意图。参考图1至图2所示，一种基于液晶相位延迟器的光学器件热致噪声补偿系统，包括窗镜5，所述窗镜5设置在烤箱6的光线入射侧与液晶相位延迟器4的光线出射侧之间，所述窗镜5包括第二1/2波片和温度传感贴片电阻，所述温度传感贴片电阻通过控制器13连接所述液晶相位延迟器4的光路补偿控制信号输入端，所述温度传感贴片电阻的一面黏贴在所述第二1/2波片上，另一面朝向所述烤箱6以直接感应烤箱6对气室7加温所产生的辐射热。所述温度传感贴片电阻为铂电阻，所述控制器13连接上位机15，所述上位机15对光路补偿控制信号、所述窗镜因受辐射热影响而导致的光束退偏数据、所述烤箱热辐射温度和所述烤箱工作温度进行监控。
[0030]
所述液晶相位延迟器4依次通过第一偏振分光棱镜3和第一1/2波片2连接激光器1，所述激光器1通过稳频稳功率模块12连接上位机15，所述烤箱6的光线出射侧连接第二偏振分光棱镜9，所述第二偏振分光棱镜9的透射侧连接第一光电探测器10，所述第二偏振分光棱镜9的反射侧连接第二光电探测器11，所述第一光电探测器10和第二光电探测器11分别连接信号处理器14，所述信号处理器14连接所述上位机15。所述烤箱6的外围设置有磁补偿线圈8，所述磁补偿线圈8和所述烤箱6分别连接上位机15。
[0031]
所述控制器13基于所述窗镜5和烤箱6的前期数据标定控制所述液晶相位延迟器4，所述前期数据标定采用以下结构：在所述烤箱6的光线出射侧设置偏振分析仪16，所述偏振分析仪16和位于烤箱光线入射侧的所述窗镜5分别连接上位机15，所述上位机15连接所述烤箱6，所述窗镜5避开所述液晶相位延迟器4直接通过第一偏振分光棱镜3和第一1/2波片2连接激光器1。
[0032]
所述前期数据标定包括以下步骤：步骤1，通过所述上位机为所述烤箱设定间隔开的若干设定温度，所述窗镜中的温度传感贴片电阻探测到的信号为温度信号；步骤2，所述激光器产生的激光通过第一1/2波片与第一偏振分光棱镜后产生线偏振光，所述线偏振光通过窗镜、烤箱后入射进所述偏振分析仪，所述窗镜中的温度传感贴片电阻将当前的温度信号传递给上位机，所述偏振分析仪将接收到的偏振信号传递给上位机，上位机读取并保存温度信号与偏振信号以对所述窗镜和烤箱进行前期数据标定。所述步骤1中的设定温度为25℃，160℃，170℃，175℃，180℃，185℃，190℃，和200℃，所述烤箱的工作温度区间为160℃至200℃，每一个设定温度对应一个温度信号，每一个温度信号对应一个由偏振分析仪接收到的偏振信号。
[0033]
所述窗镜中的光学材料折射率随温度的变化遵循以下sellmeier方程：
[0034][0035]
其中δn为折射变化率，n0为20℃下的玻璃折射率，δt为玻璃温度的变化量，λ为透过玻璃光的波长；a0,a1,a2,b0,b1,λ
tk
为常量，需要通过将方程拟合到从测量中获得的折射率来确定或由窗镜厂商给出；(δt)2为温度变化的二阶项；由于折射率的变化，光线不再是直线，而是弯曲传播，因此，光学玻璃表现出各向异性和不均匀性，这会影响光学透镜内的光线折射和光线的偏振状态，折射率、应力与光程差之间的关系为：
[0036]
δ
x
＝dn
x-dny＝d(p-q)(σ
x-σy)
[0037]
δy＝dn
y-dnz＝d(p-q)(σ
y-σz)
[0038]
δz＝dn
x-dnz＝d(p-q)(σ
x-σz)
[0039]
其中δ
x
，δy，δz为三轴应力沿x，y，z轴的光程差；n
x
，ny，nz为三轴应力沿x，y，z轴的折射率；σ
x
，σy，σz为三轴应力沿x，y，z轴方向的主应力；p、q分别为维尔泰姆应力光学的横、纵项应力常数。
[0040]
本发明需要解决的技术问题是：补偿高温烤箱的热辐射对光学器件偏振的影响，提供一种基于液晶相位延迟器(lcvr)的光学器件热致噪声的补偿系统，以提高测量精度，包括lcvr(4)、贴有铂电阻的窗镜(后文均用窗镜代替)(5)、控制器(13)、信号处理器(14)、上位机(15)；由激光器(1)生成，稳频、稳功率模块(12)处理的单光，经过1/2波片(2)后，由第一偏振分光棱镜(pbs)(3)分束变为偏振光，一束继续向气室(7)入射，一束用来稳光束频率；向气室入射的光经过热致噪声的补偿模块，补偿控制模块由lcvr(4)、窗镜(5)、控制器(13)三部分组成，通过铂电阻测量温度对系统的影响，并将结果反馈给控制器(13)，控制器(13)操控lcvr(4)进行补偿，同时控制器(13)将数据发送给上位机(15)进行数据监控；光束经过热致噪声的补偿模块后进入气室模块，气室模块由烤箱(6)、原子气室(7)、磁补偿线圈(8)三部分组成，其中烤箱(6)为主要热致噪声源；出气室模块后经第二偏振分光棱镜(9)分束后得到的两束光，两束光分别经过第一光电探测器(10)与第二光电探测器(11)后，光信号被转换成电流信号输送给信号处理器(14)，信号处理器(14)将两路输入信号进行比较，最终信号传递到上位机(15)供指导者观察。
[0041]
所述光路中的lcvr(4)、窗镜(5)、控制器(13)三部分，用于光学器件热致噪声的补偿控制。
[0042]
烤箱(6)为主要热致噪声源，且窗镜(5)与烤箱(6)的距离较近，受到烤箱近距离的
热辐射。
[0043]
一种基于lcvr的光学器件热致噪声的补偿系统，包括以下步骤：烤箱(6)在工作的过程中会向外产生热辐射，由于热辐射的作用，窗镜(5)表面黏贴的铂电阻的电阻值会发生改变，由此产生的电信号会交由控制器(13)进行处理，把处理后的电压信号作为反馈量送还给lcvr(4)，对其进行控制，lcvr(4)对光路进行补偿；
[0044]
通过窗镜(5)、烤箱(6)两部分进行前期标定数据，得到烤箱(6)的热辐射温度、窗镜(5)受温度影响产生的退偏之间的关系，即：定义窗镜(5)中的铂电阻探测到的信号为温度信号，烤箱(6)的温度为设定温度，偏振分析仪(16)接收到的信号为偏振信号。
[0045]
数据标定步骤，如图2所示：
[0046]
(1)将窗镜(5)放置在距烤箱距离l的位置(l较小)；由于玻璃气室会因温度升高产生形变，使得光束产生退偏，故将气室从烤箱(6)中取出；烤箱后放置偏振分析仪，使用上位机(15)记录偏振的变化。
[0047]
(2)烤箱温度通过上位机(15)来设定。
[0048]
(3)激光器(1)产生的激光通过1/2波片(2)与pbs后产生线偏振光；线偏振光通过窗镜(5)、烤箱(6)后入射进偏振分析仪(16)，其中窗镜(5)上的铂电阻将当前的温度信号传递给上位机(15)；偏振分析仪(16)将接收到的偏振信号传递给上位机(15)；上位机(15)读取并保存温度信号与偏振信号，用于标定数据。
[0049]
(4)分别标定窗镜(5)在距烤箱距离l1、l2下，设定温度分别为所在实验室室温(25℃)、160℃、170℃、175℃、180℃、185℃、190℃、200℃的温度信号与偏振信号。本发明中烤箱的工作温度区间为160℃至200℃。
[0050]
(5)通过温度信号与偏振信号之间的关系设置控制系统。
[0051]
温度变化会影响窗镜(5)性能变化，从而使得应力变化，偏振态/光强衰减。
[0052]
温度变化在许多方面影响光学系统温度梯度导致光学元件应变并增加系统像差。除非对通过光学系统的温度分布进行简化假设，否则此类影响通常是不可预测的。我们仅考虑均匀的温度变化和简单的径向温度梯度。均匀的温度升高会导致半径、元件厚度和空气空间增加，光学元件的折射率会随着通常为空气的光学介质折射率的变化而变化。光学透镜材料随着折射率随温度的变化的sellmeier方程为：
[0053][0054]
其中
△
n为折射变化率；n0为20℃下的玻璃折射率；
△
t为玻璃温度的变化量；λ为透过玻璃光的波长；a0,a1,a2,b0,b1,λ
tk
为常量，需要通过将方程拟合到从测量中获得的折射率来确定(由窗镜厂商给出)；(
△
t)2为温度变化的二阶项。
[0055]
由于折射率的变化，光线不再是直线，而是弯曲传播。因此，光学玻璃表现出各向异性和不均匀性，这会影响光学透镜内的光线折射和光线的偏振状态。折射率、应力与光程差之间的关系为：
[0056]
δ
x
＝dn
x-dny＝d(p-q)(σ
x-σy)
[0057]
δy＝dn
y-dnz＝d(p-q)(σ
y-σz)
[0058]
δz＝dn
x-dnz＝d(p-q)(σ
x-σz)
[0059]
其中δ
x
，δy，δz为三轴应力沿x，y，z轴的光程差。n
x
，ny，nz为三轴应力沿x，y，z轴的折
射率。σ
x
，σy，σz为三轴应力沿x，y，z轴方向的主应力。p，q分别为维尔泰姆应力光学的横、纵项应力常数。
[0060]
从上式可以看出，窗镜(5)的光学偏振会随着其表面温度的变化而变化，偏振的改变会使得高精度系统引入偏振误差。
[0061]
(1)温度与光学器件之间的关系为：
[0062]
温度变化会影响窗镜(5)性能变化，从而使得应力变化，偏振态/光强衰减。光学元件的折射率会随着通常为空气的光学介质折射率的变化而变化。光学透镜材料随着折射率的变化的sellmeier方程为：
[0063][0064]
其中
△
n为折射变化率；n0为20℃下的玻璃折射率；
△
t为玻璃温度的变化量；λ为透过玻璃光的波长；a0,a1,a2,b0,b1,λ
tk
为常量，需要通过将方程拟合到从测量中获得的折射率来确定(由窗镜厂商给出)；(
△
t)2为温度变化的二阶项。
[0065]
由于折射率的变化，光线不再是直线，而是弯曲传播。因此，光学玻璃表现出各向异性和不均匀性，这会影响光学透镜内的光线折射和光线的偏振状态。折射率、应力与光程差之间的关系为：
[0066]
δ
x
＝dn
x-dny＝d(p-q)(σ
x-σy)
[0067]
δy＝dn
y-dnz＝d(p-q)(σ
y-σz)
[0068]
δz＝dn
x-dnz＝d(p-q)(σ
x-σz)
[0069]
其中δ
x
，δy，δz为三轴应力沿x，y，z轴的光程差。n
x
，ny，nz为三轴应力沿x，y，z轴的折射率。σ
x
，σy，σz为三轴应力沿x，y，z轴方向的主应力。p，q分别为维尔泰姆应力光学的横、纵项应力常数。
[0070]
从上式可以看出，窗镜(5)的光学偏振会随着其表面温度的变化而变化，偏振的改变会使得高精度系统引入偏振误差。
[0071]
(2)窗镜(5)、烤箱(6)两部分进行前期标定数据，得到烤箱(6)的热辐射温度、窗镜(5)受温度影响产生的退偏之间的关系，即：
[0072]
定义窗镜(5)中的铂电阻探测到的信号为温度信号，烤箱(6)的温度为设定温度，偏振分析仪(16)接收到的信号为偏振信号。
[0073]
数据标定步骤：
[0074]
a、将窗镜(5)放置在距烤箱距离l的位置(l较小)；由于玻璃气室会因温度升高产生形变，使得光束产生退偏，故将气室从烤箱(6)中取出；烤箱后放置偏振分析仪，使用上位机(15)记录偏振的变化。
[0075]
b、烤箱温度通过上位机(15)来设定。
[0076]
c、激光器(1)产生的激光通过1/2波片(2)与pbs后产生线偏振光；线偏振光通过窗镜(5)、烤箱(6)后入射进偏振分析仪(16)，其中窗镜(5)上铂电阻将当前的温度信号传递给上位机(15)；偏振分析仪(16)将接收到的偏振信号传递给上位机(15)；上位机(15)读取并保存温度信号与偏振信号，用于标定数据。
[0077]
d、分别标定窗镜(5)在距烤箱距离l1、l2下，设定温度分别为所在实验室室温(25℃)、160℃、170℃、175℃、180℃、185℃、190℃、200℃的温度信号与偏振信号。本发明中烤
箱的工作温度区间为160℃至200℃。
[0078]
e、通过温度信号与偏振信号之间的关系设置控制系统。
[0079]
(3)激光器(1)生成、稳频、稳功率模块(12)处理的单光，经过1/2波片(2)后，由第一偏振分光棱镜(pbs)(3)分束变为偏振光，一束继续向气室(7)入射，一束用来稳光束频率；向气室入射的光经过热致噪声的补偿模块，补偿控制模块由lcvr(4)、窗镜(5)、控制器(13)三部分组成，光路中的lcvr(4)、窗镜(5)、控制器(13)三部分，用于光学器件热致噪声的补偿控制，通过铂电阻测量温度对系统的影响，并将结果反馈给控制器(13)，控制器(13)操控lcvr(4)进行补偿，同时控制器(13)将数据发送给上位机(15)进行数据监控。
[0080]
(4)光束经过热致噪声的补偿模块后进入气室模块，气室模块由烤箱(6)、原子气室(7)、磁补偿线圈(8)三部分组成，其中烤箱(6)为主要热致噪声源。窗镜(5)与烤箱(6)的距离较近，受到烤箱近距离的热辐射。由于热辐射的作用，窗镜(5)表面黏贴的铂电阻的电阻值会发生改变，由此产生的电信号会交由控制器(13)进行处理，把处理后的电压信号作为反馈量送还给lcvr(4)，对其进行控制，lcvr(4)对光路进行补偿。
[0081]
(5)出气室模块后经第二偏振分光棱镜(9)分束后得到的两束光，两束光分别经过第一光电探测器(10)与第二光电探测器(11)后，光信号被转换成电流信号输送给信号处理器(14)，信号处理器(14)将两路输入信号进行比较，最终信号传递到上位机(15)供指导者观察。
[0082]
总之，本方法考虑高温烤箱对光学器件的影响，通过控制器进行补偿，这对于基于原子自旋效应的超高灵敏惯性、磁场测量装置具有非常大的实用价值；针对光学器件的温度补偿方法的研究还比较缺乏；本发明适用于各种光学器件温度补偿场景，低温下光学器件产生的温漂，同样可以使用本方法进行补偿。与现有的使用有往复运动的金属支架控制相比，本方法的精度更高。且利用光学信息直接获取光学器件受温度影响的偏振信息，而非通过计算得到的信息，减小了计算误差。
[0083]
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。在此指明，以上叙述有助于本领域技术人员理解本发明创造，但并非限制本发明创造的保护范围。任何没有脱离本发明创造实质内容的对以上叙述的等同替换、修饰改进和/或删繁从简而进行的实施，均落入本发明创造的保护范围。

技术特征：

1.一种基于液晶相位延迟器的光学器件热致噪声补偿系统，其特征在于，包括窗镜，所述窗镜设置在烤箱的光线入射侧与液晶相位延迟器的光线出射侧之间，所述窗镜包括第二1/2波片和温度传感贴片电阻，所述温度传感贴片电阻通过控制器连接所述液晶相位延迟器的光路补偿控制信号输入端，所述温度传感贴片电阻的一面黏贴在所述第二1/2波片上，另一面朝向所述烤箱以直接感应烤箱对气室加温所产生的辐射热。2.根据权利要求1所述的基于液晶相位延迟器的光学器件热致噪声补偿系统，其特征在于，所述温度传感贴片电阻为铂电阻，所述控制器连接上位机，所述上位机对光路补偿控制信号、所述窗镜因受辐射热影响而导致的光束退偏数据、所述烤箱热辐射温度和所述烤箱工作温度进行监控。3.根据权利要求1所述的基于液晶相位延迟器的光学器件热致噪声补偿系统，其特征在于，所述液晶相位延迟器依次通过第一偏振分光棱镜和第一1/2波片连接激光器，所述激光器通过稳频稳功率模块连接上位机，所述烤箱的光线出射侧连接第二偏振分光棱镜，所述第二偏振分光棱镜的透射侧连接第一光电探测器，所述第二偏振分光棱镜的反射侧连接第二光电探测器，所述第一光电探测器和第二光电探测器分别连接信号处理器，所述信号处理器连接所述上位机。4.根据权利要求1所述的基于液晶相位延迟器的光学器件热致噪声补偿系统，其特征在于，所述烤箱的外围设置有磁补偿线圈，所述磁补偿线圈和所述烤箱分别连接上位机。5.根据权利要求1所述的基于液晶相位延迟器的光学器件热致噪声补偿系统，其特征在于，所述控制器基于所述窗镜和烤箱的前期数据标定控制所述液晶相位延迟器，所述前期数据标定采用以下结构：在所述烤箱的光线出射侧设置偏振分析仪，所述偏振分析仪和位于烤箱光线入射侧的所述窗镜分别连接上位机，所述上位机连接所述烤箱，所述窗镜避开所述液晶相位延迟器直接通过第一偏振分光棱镜和第一1/2波片连接激光器。6.根据权利要求5所述的基于液晶相位延迟器的光学器件热致噪声补偿系统，其特征在于，所述前期数据标定包括以下步骤：步骤1，通过所述上位机为所述烤箱设定间隔开的若干设定温度，所述窗镜中的温度传感贴片电阻探测到的信号为温度信号；步骤2，所述激光器产生的激光通过第一1/2波片与第一偏振分光棱镜后产生线偏振光，所述线偏振光通过窗镜、烤箱后入射进所述偏振分析仪，所述窗镜中的温度传感贴片电阻将当前的温度信号传递给上位机，所述偏振分析仪将接收到的偏振信号传递给上位机，上位机读取并保存温度信号与偏振信号以对所述窗镜和烤箱进行前期数据标定。7.根据权利要求6所述的基于液晶相位延迟器的光学器件热致噪声补偿系统，其特征在于，所述步骤1中的设定温度为25℃，160℃，170℃，175℃，180℃，185℃，190℃，和200℃，所述烤箱的工作温度区间为160℃至200℃，每一个设定温度对应一个温度信号，每一个温度信号对应一个由偏振分析仪接收到的偏振信号。8.根据权利要求1所述的基于液晶相位延迟器的光学器件热致噪声补偿系统，其特征在于，所述窗镜中的光学材料折射率随温度的变化遵循以下sellmeier方程：
其中δn为折射变化率，n0为20℃下的玻璃折射率，δt为玻璃温度的变化量，λ为透过玻璃光的波长；a0,a1,a2,b0,b1,λ
tk
为常量，需要通过将方程拟合到从测量中获得的折射率来确定或由窗镜厂商给出；(δt)2为温度变化的二阶项；由于折射率的变化，光线不再是直线，而是弯曲传播，因此，光学玻璃表现出各向异性和不均匀性，这会影响光学透镜内的光线折射和光线的偏振状态，折射率、应力与光程差之间的关系为：δ
x
＝dn
x-dn
y
＝d(p-q)(σ
x-σ
y
)δ
y
＝dn
y-dn
z
＝d(p-q)(σ
y-σ
z
)δ
z
＝dn
x-dn
z
＝d(p-q)(σ
x-σ
z
)其中δ
x
，δ
y
，δ
z
为三轴应力沿x，y，z轴的光程差；n
x
，n
y
，n
z
为三轴应力沿x，y，z轴的折射率；σ
x
，σ
y
，σ
z
为三轴应力沿x，y，z轴方向的主应力；p、q分别为维尔泰姆应力光学的横、纵项应力常数。

技术总结

一种基于液晶相位延迟器的光学器件热致噪声补偿系统，利用液晶相位延迟器(LCVR，liquid crystal variable retarder)作为一种可控的空间光调制器，和其让特定光垂直透过玻璃表面可根据实际需求调制光的偏振态等特点，针对烤箱高温造成的光学器件的温度漂移，通过铂电阻测温结合LCVR补偿光学器件热致噪声的影响，建立了一种利用LCVR实现对光学器件热致噪声的补偿方案，实现了利用LCVR解决烤箱造成的光学器件温度漂移的设计效果。本发明基于光场进行补偿，在满足了设计需求的同时具有便于工程实现的特点，补偿了由于烤箱高温造成的光学器件折射率变化的影响，提高了系统的测量精度，适用于解决由于高温造成的光学器件温漂的问题，具有十分广阔的应用前景。具有十分广阔的应用前景。具有十分广阔的应用前景。