Baza wiedzy: Politechnika Warszawska

Ustawienia i Twoje konto

Powrót

Opracowanie systemu do charakteryzacji filtrów polaryzacyjnych stosowanych w układzie koronografu

Przemysław Kaźmierczak

Abstract

The aim of the thesis was to develop a method for precise measurement of the angle of rotation of the transmission axis of linear polarizers installed in a filter wheel assembly. These measurements were to be used both to determine the accuracy of the montage of polarizing elements in the wheel assembly, and to determine for which step of the stepper motor controlling the rotation of the filter wheel the change of the state of polarization of the beam passing through the given wheel filter is corresponds with the requirements. The first stage of the work was to cognize the methods of measuring the rotation of the plane of polarization of a beam passing through an object. Subsequently it was decided to use the method based on the principle of differential polarimetry. In this method, the beam passing through the tested element is compared after a rotating analyzer with the reference beam, which was created earlier by splitting the original beam. Behind the analyzer, the beams are registered by photodetectors, and then subjected to analysis, which by using the Fourier transform and filtration algorithms determines the phase shift between the two beams, and then determines the angle of rotation of the measured object’s transmission axis. In this case the measured object is a linear polarizer. The method was tested by means of a laboratory experiment. The measurement system composed of simple optical elements allowed to perform measurements, the results of which confirmed the correctness of the chosen method. The next stage of the work was to design a filter wheel mounting assembly which would enable a precise and controlled rotation of the wheel with a micrometer screw. This system is to be used for measuring the accuracy of the montage of polarizing elements in the filter wheel assembly. In the next stage, a MATLAB script has been written which analyzes the signals according to the method used in the work. This script, after loading the signals registered by the photodetectors, reduces the noise in them and carries out an analysis from which the rotation angle of the axis of transmission of the tested element is received. The efficiency of the algorithm has been tested in numerous simulations, the results of which were then discussed. Finally, the chosen method proved to meet all the requirements made for the thesis. The measurement system worked as expected, and the algorithm processing registered signals returned results with accuracy is much higher than required. The measuring system consisting of high-quality optical elements, optomechanics and photodetectors based on the method described in the thesis should allow to obtain very precise measurements of the rotation of the polarizing filter transmission axis.
Rodzaj dyplomu
Praca inżynierska / licencjacka
Typ dyplomu
Praca inżynierska
Autor
Przemysław Kaźmierczak (WM) Przemysław Kaźmierczak Wydział Mechatroniki (WM)
Tytuł w języku polskim
Opracowanie systemu do charakteryzacji filtrów polaryzacyjnych stosowanych w układzie koronografu
Promotor
Adam Styk (WM/IMiF) Adam Styk Instytut Mikromechaniki i Fotoniki (WM/IMiF)Wydział Mechatroniki (WM)
Jednostka dyplomująca
Wydział Mechatroniki (WM)
Jednostka prowadząca
Instytut Mikromechaniki i Fotoniki (WM/IMiF)
Kierunek / specjalność studiów
, Mechatronika
Język
(pl) polski
Status pracy
Obroniona
Data obrony
21-11-2019
Data (rok) wydania
2019
Recenzenci
Julianna Winnik (WM/IMiF) Julianna Winnik Instytut Mikromechaniki i Fotoniki (WM/IMiF)Wydział Mechatroniki (WM) Adam Styk (WM/IMiF) Adam Styk Instytut Mikromechaniki i Fotoniki (WM/IMiF)Wydział Mechatroniki (WM)
Słowa kluczowe w języku polskim
polarymetria różnicowa, elipsometria, polaryzacja
Słowa kluczowe w języku angielskim
differential polarimetry, ellipsometry, polarization
Streszczenie w języku polskim
Celem pracy dyplomowej było opracowanie metody precyzyjnego pomiaru kąta rotacji osi przepuszczania polaryzatorów liniowych zamontowanych w układzie koła z filtrami. Pomiary te miały służyć zarówno określeniu dokładności montażu elementów polaryzacyjnych w układzie koła, jak również pomóc w określeniu kroku silnika krokowego sterującego obrotem koła, dla którego zmiana stanu polaryzacji wiązki przechodzącej przez dany filtr koła jest zgodna z założeniami. Pierwszym etapem pracy było zapoznanie się z metodami pomiaru rotacji płaszczyzny polaryzacji wiązki przechodzącej przez obiekt, po którym zdecydowano się na wykorzystanie metody bazującej na zasadzie polarymetrii różnicowej. W metodzie tej wiązka przechodząca przez badany element jest porównywana za obracającym się analizatorem z wiązką referencyjną, powstałą wcześniej poprzez rozdwojenie wiązki. Za analizatorem wiązki rejestrowane są przez fotodetektory, a następnie poddawane są analizie, która wykorzystując transformatę Fouriera i filtrację określa przesunięcie fazowe między obiema wiązkami, a następnie wyznacza na ich podstawie kąt rotacji osi przepuszczania badanego elementu, którym w przypadku tej pracy jest polaryzator liniowy. Działanie metody zostało sprawdzone na drodze eksperymentu laboratoryjnego. Układ pomiarowy złożony z prostych elementów optycznych pozwolił wykonać pomiary, których wyniki potwierdzały poprawność wybranej metody. Kolejnym etapem pracy było zaprojektowanie uchwytu, w którym możliwe byłoby zamontowanie koła z filtrami, który umożliwiałby precyzyjny i kontrolowany obrót kołem za pomocą śruby mikrometrycznej. Układ ten służyć ma podczas pomiarów dokładności montażu elementów polaryzacyjnych w układzie koła. W następnym etapie napisano w środowisku MATLAB skrypt przeprowadzający analizę sygnałów według wykorzystywanej w pracy metody. Skrypt ten po wczytaniu do niego zarejestrowanych przez fotodetektory sygnałów redukuje występujące w nich szumy i przeprowadza analizę, z której otrzymuje kąt rotacji osi przepuszczania badanego elementu. Działanie algorytmu zostało poddane licznym symulacjom, wyniki których zostały następnie przedyskutowane. Ostatecznie wybrana metoda okazała się spełniać wszystkie założenia postawione pracy. Układ pomiarowy działał zgodnie z oczekiwaniami, a algorytm przetwarzający zarejestrowane sygnały zwracał wyniki o dokładności znacznie przewyższającej wymaganą. Układ pomiarowy złożony z wysokiej jakości elementów optycznych, optomechaniki oraz fotodetektorów w oparciu o opisaną w pracy metodę, powinien pozwolić na uzyskanie bardzo precyzyjnych pomiarów rotacji osi przepuszczania filtrów polaryzacyjnych.
Plik pracy
  • Plik: 1
    278204_inz.pdf
Poproś o plik WCAG
Pola lokalne
Identyfikator pracy APD: 31825

Jednolity identyfikator zasobu
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUT2d1ffc82a70f477fb9505ef4a9ba8d1c/
URN
urn:pw-repo:WUT2d1ffc82a70f477fb9505ef4a9ba8d1c

Potwierdzenie
Czy jesteś pewien?
Zgłoszenie uwag dotyczących tej strony