【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于量子光学，具体涉及一种基于量子弱测量的有序度测量系统及方法。
技术介绍
1、有序材料是指由按照一定规则排列或多种成分按照一定层次区分排列形成的材料。区别于无序材料，有序材料由于具有各向异性而展现出独特的光、电特性，在材料学、微电子器件等领域具有广泛的应用前景。例如：有序排列的有机高分子聚合物材料具有电输运的各向异性，迁移率得到了极大的提升，可应用于高性能有机场效应晶体管的制备。
2、度量有序材料有序程度大小的单位称为有序度，表示符合为s。常用的有序度测量方法有：广角x射线衍射(xrd)、偏振荧光显微镜、偏振红外光谱和拉曼光谱等测量法。其中，xrd是最常用的测量方法，通过测量晶体衍射峰随旋转角度的变化来确定取向。拉曼光谱和偏振红外光谱测量法提供了聚合物分子结构的取向信息，但拉曼数据的解释相对困难。偏振荧光显微镜测量法需要额外的染料分子，并且难以完全拉伸非晶区以计算其取向。
3、由于有序材料的各向异性会引起材料两个主光轴的折射率的差异，因此可以通过测量样品两个主光轴的折射率之差来得到其有序度。基于此，可以通过测量线偏振光经过有序材料反射或透射后偏振态的改变量，来测量样品两个主光轴的折射率之差，从而实现有序度的测量。但常用的椭圆偏振测量法要求表面粗糙度低，并且测量精度较低，对于许多有序排列程度较弱的材料，因其引起的偏振光偏振态的改变量十分微小，导致有序度很难被精确测量。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：基于量子弱测量的有序度测量系统，包括发光单元、系统前选择态单元、弱耦合单元、样品单元、系统后选择态单元和光信息采集单元；
3、所述发光单元用于发出第一光束；
4、所述系统前选择态单元位于第一光束的光路末端，用于将第一光束调制为线偏振光，形成第二光束；
5、所述弱耦合单元位于第二光束的光路末端，用于利用弱耦合作用将第二光束调制为第三光束；
6、所述系统后选择态单元位于第三光束的光路末端，用于将第三光束调制为第四光束；
7、所述光信息采集单元位于第四光束的光路末端，用于接收第四光束，以获取光信号；
8、所述样品单元用于放置样品，并能使样品处于第二光束的光路上，以反射或透射第二光束；或者，能使样品处于第三光束的光路上，以反射或透射第三光束。
9、进一步的，该系统测量样品的有序度时光路走向为：
10、由发光单元发出的第一光束经系统前选择态单元调制为线偏振光形态的第二光束，第二光束在样品表面反射或从其透射后转变为椭圆偏振光形态，再进入弱耦合单元被调制为第三光束，第三光束经系统后选择态单元调制为第四光束后由光信息采集单元接收；
11、或者，由发光单元发出的第一光束经系统前选择态单元调制为线偏振光形态的第二光束，第二光束进入弱耦合单元被调制为第三光束，第三光束在样品表面反射或从其透射后转变为椭圆偏振光形态，再经系统后选择态单元调制为第四光束后由光信息采集单元接收。
12、进一步的，所述发光单元包括光源发生器，以及设置在光源发生器的出射光路上的能量调节器。
13、进一步的，所述光源发生器为激光器或激光二极管；
14、所述能量调节器为二分之一波片、中性密度滤光片或可变分束器。
15、进一步的，所述弱耦合单元包括双折射晶体或三棱镜。
16、进一步的，所述样品单元包括载物台，所述载物台具有可调控样品放置角度的样品固定部。
17、进一步的，所述系统前选择态单元包括偏振态制备器；
18、所述系统后选择态单元包括偏振态选择器。
19、进一步的，所述偏振态制备器为薄膜偏振片、线栅偏振片或双折射晶体；
20、所述偏振态选择器为薄膜偏振片、线栅偏振片或双折射晶体。
21、进一步的，所述系统前选择态单元还包括设置在偏振态制备器的出射光路上的第一凸透镜；
22、和/或，所述系统后选择态单元还包括设置在偏振态选择器的出射光路上的第二凸透镜。
23、本专利技术还提供了一种基于量子弱测量的有序度测量方法，该方法采用上述的基于量子弱测量的有序度测量系统测量样品的有序度；
24、该方法包括下列步骤：
25、s1、调节系统前选择态单元与系统后选择态单元，系统前选择态单元的偏振方向与系统后选择态单元的偏振方向夹角为90度，以使光信息采集单元接收到的光斑质心为0；
26、s2、将样品放置于样品单元中；
27、使样品处于系统前选择态单元和弱耦合单元之间的光路上，并使第二光束从样品表面反射或从其透射；
28、或者，使样品处于弱耦合单元与系统后选择态单元之间的光路上，并使第三光束从样品表面反射或从其透射；
29、s3、以传播至样品处的光束的轴线为轴，旋转样品，直至光斑质心为0，将此时的光强记为i0；
30、s4、以传播至样品处的光束的轴线为轴，旋转样品，使样品的有序方向在水平面内、且与光束的轴线垂直，将此时光信息采集单元接收到的光斑质心的改变量记为δ，光强度记为i；若样品的有序方向未知，则旋转样品至质心的改变量达到最大值的位置；
31、s5、所述弱耦合单元为三棱镜时，根据公式计算出样品的有序度；
32、所述弱耦合单元为双折射晶体时，根据公式计算出样品的有序度；
33、其中，λ是入射光的波长，δ是弱耦合单元所产生的弱耦合强度，(δn)0是有序度s＝1、两个主光轴经过样品时的折射率差值，(δk)0是有序度s＝1、两个主光轴经过样品时的消光系数差值，d是样品厚度，σ是发光单元所发出的第一光束的束腰半径；
34、或者，用δ′来直接表征样品的有序度，其正比于有序度。
35、本专利技术的有益效果如下：
36、(1)本专利技术提供的基于量子弱测量的有序度测量系统通过发光单元可发出第一光束，通过系统前选择态单元可将第一光束调制为线偏振光形态的第二光束，通过弱耦合单元可将第二光束调制为第三光束，通过系统后选择态单元可将第三光束调制为第四光束，通过光信息采集单元可接收第四光束以获取光信号；通过样品单元可将样品放置在第二光束或第三光束的光路上，以反射或透射光束。因此，通过该系统可对线偏振光经过样品反射或透射后偏振态的改变量进行测量，以测量样品两个主光轴的折射率之差，进而实现有序度的测量；同时，通过弱耦合单元引入弱耦合作用，可对样品有序排列引起的偏振态的改变量进行显著放大，并能极大地压缩技术噪声，从而实现有序度的高精度测量。
37、(2)本专利技术提供的基于量子弱测量的有序度测量系统实现有序度测量所用的光路简单，所需要的光学元器件较少，测量成本较低，操作简单便捷。
38、(3)本专利技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于量子弱测量的有序度测量系统，其特征在于：包括发光单元(1)、系统前选择态单元(2)、弱耦合单元(3)、样品单元(4)、系统后选择态单元(5)和光信息采集单元(6)；
2.根据权利要求1所述的基于量子弱测量的有序度测量系统，其特征在于，该系统测量样品的有序度时光路走向为：
3.根据权利要求1所述的基于量子弱测量的有序度测量系统，其特征在于：所述发光单元(1)包括光源发生器，以及设置在光源发生器的出射光路上的能量调节器。
4.根据权利要求3所述的基于量子弱测量的有序度测量系统，其特征在于：所述光源发生器为激光器或激光二极管；
5.根据权利要求1所述的基于量子弱测量的有序度测量系统，其特征在于：所述弱耦合单元(3)包括双折射晶体或三棱镜。
6.根据权利要求1所述的基于量子弱测量的有序度测量系统，其特征在于：所述样品单元(4)包括载物台，所述载物台具有可调控样品放置角度的样品固定部。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的基于量子弱测量的有序度测量系统，其特征在于：所述系统前选择态单元(2)包括偏振态制备器；
8.根据权利要求7所述的基于量子弱测量的有序度测量系统，其特征在于：所述偏振态制备器为薄膜偏振片、线栅偏振片或双折射晶体；
9.根据权利要求8所述的基于量子弱测量的有序度测量系统，其特征在于：所述系统前选择态单元(2)还包括设置在偏振态制备器的出射光路上的第一凸透镜；
10.基于量子弱测量的有序度测量方法，其特征在于：采用权利要求1至9中任意一项所述的基于量子弱测量的有序度测量系统测量样品的有序度；
...【技术特征摘要】
1.基于量子弱测量的有序度测量系统，其特征在于：包括发光单元(1)、系统前选择态单元(2)、弱耦合单元(3)、样品单元(4)、系统后选择态单元(5)和光信息采集单元(6)；
2.根据权利要求1所述的基于量子弱测量的有序度测量系统，其特征在于，该系统测量样品的有序度时光路走向为：
3.根据权利要求1所述的基于量子弱测量的有序度测量系统，其特征在于：所述发光单元(1)包括光源发生器，以及设置在光源发生器的出射光路上的能量调节器。
4.根据权利要求3所述的基于量子弱测量的有序度测量系统，其特征在于：所述光源发生器为激光器或激光二极管；
5.根据权利要求1所述的基于量子弱测量的有序度测量系统，其特征在于：所述弱耦合单元(3)包括双折射晶体或三棱镜。
6.根据...
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