一种干涉仪调制器、测量系统及测量方法与流程

1.本技术涉及测量技术领域，特别是涉及一种干涉仪调制器、测量系统及测量方法。


背景技术：

2.光声测量膜厚是一种精密的光学测量技术，膜厚测量范围在50a～10um，精度可达到0.1a。该技术中，通常应用声光调制器或电光调制器或者斩波器对泵浦光进行幅度调制。声光调制器的光能利用率比较低，电光调制器的晶体长时间在空气中存在潮解风险。声光调制器、电光调制器及相关配套设施的成本可达到数十万元，成本价高。因此，如何在光声测量时以低成本实现光幅度调制已经成为本领域急需解决的技术问题。


技术实现要素：

3.基于上述问题，本技术提供了一种干涉仪调制器、测量系统及测量方法，在光声测量时以低成本实现光幅度调制。
4.本技术实施例公开了如下技术方案：
5.第一方面，本技术提供一种干涉仪调制器，包括：干涉组件和相位差调节组件；
6.所述干涉组件，用于使泵浦光形成具有相位差的第一泵浦光和第二泵浦光，并使所述第一泵浦光和所述第二泵浦光干涉；所述第一泵浦光和所述第二泵浦光均为脉冲光；
7.所述相位差调节组件，用于调节所述第一泵浦光和所述第二泵浦光之间的相位差。
8.可选地，所述相位差调节组件，具体用于使由同一泵浦光脉冲分光形成的两个泵浦光脉冲返回所述干涉组件的时间差为零或泵浦光脉冲的重复时间周期的整数倍。
9.第二方面，本技术提供一种测量系统，包括：发光组件、干涉仪调制器、时间延迟器和探测器；
10.所述发光组件用于产生泵浦光和探测光，所述泵浦光为脉冲光；
11.所述干涉仪调制器设置在所述泵浦光的传输光路上，用于对所述泵浦光进行幅度调制；所述干涉仪调制器包括：干涉组件和相位差调节组件；所述干涉组件，用于使所述泵浦光形成具有相位差的第一泵浦光和第二泵浦光，并使所述第一泵浦光和所述第二泵浦光干涉；所述相位差调节组件，用于调节所述第一泵浦光和所述第二泵浦光之间的相位差；
12.所述时间延迟器用于接收所述泵浦光或所述探测光，使所述泵浦光脉冲和所述探测光脉冲之间的延迟时间可调；所述探测光和由所述时间延迟器出射的泵浦光入射至待测物；或者，所述泵浦光和由所述时间延迟器出射的探测光入射至所述待测物；所述泵浦光用于在所述待测物中形成声波；
13.所述探测器用于获取多个不同延迟时间下所述探测光经待测物反射形成的信号光，并根据所述信号光获取探测信息。
14.可选地，所述干涉组件包括：第一耦合组件、第一反射镜和第二反射镜；
15.所述第一耦合组件用于将所述泵浦光分为两束；
16.所述第一反射镜和所述第二反射镜各自用于接收所述第一耦合组件传输的一束泵浦光，并将接收到的泵浦光反射回所述第一耦合组件；自所述第一反射镜反射的泵浦光和自所述第二反射镜反射的泵浦光在所述第一耦合组件处发生干涉；
17.相位差调节组件用于调节反射回所述第一耦合组件的两束泵浦光的相位差；
18.或者，所述干涉组件包括分光组件和第二耦合组件，所述分光组件用于对泵浦光进行分光，并使分光后的泵浦光产生所述相位差，形成第一泵浦光和第二泵浦光；所述第二耦合组件用于使所述第一泵浦光和第二泵浦光合束并干涉形成调制后的泵浦光。
19.可选地，所述发光组件包括：两个激光器，其中一个激光器用于产生所述泵浦光，另一个激光器用于产生所述探测光；或者，
20.所述发光组件包括：激光器和第一分束器，其中激光器用于产生脉冲光束，所述第一分束器用于将所述脉冲光束分为所述泵浦光和所述探测光并输出。
21.可选地，所述干涉仪调制器具体为所述光纤干涉仪调制器，所述发光组件中的激光器具体为光纤激光器；所述发光组件包括第一分束器，所述第一分束器具体为光纤分束器；
22.所述光纤干涉仪调制器还包括：光纤；所述相位差调节组件包括光纤调节器；
23.所述第一耦合组件包括：第一端口、第二端口、第三端口和第四端口，每个端口分别连接光纤；所述第一端口连接的第一光纤的另一端设有所述第一反射镜，所述第二端口连接的第二光纤的另一端设有所述第二反射镜；所述光纤调节器用于调节所述第二光纤的长度；所述第三端口用于接收所述发光组件产生的所述泵浦光；所述第四端口用于将第一耦合组件产生的干涉光输出，作为幅度调制后的泵浦光。
24.可选地，所述第一耦合组件包括：第一光纤耦合器；所述第一光纤耦合器的第一端口、第二端口、第三端口和第四端口作为所述第一耦合组件的第一端口、第二端口、第三端口和第四端口。
25.可选地，所述第一耦合组件包括：通过光纤连接的第二光纤耦合器和环形器；所述第二光纤耦合器包括第一端口、第二端口、第三端口和第四端口；所述环形器至少包括第一接口、第二接口和第三接口；所述第一接口输入的光只能从所述第二接口出射；所述第二接口输入的光只能从所述第三接口出射；所述第二接口与所述第二光纤耦合器的第三端口通过连接；
26.所述第一接口和第三接口分别作为所述第一耦合组件的第三端口和第四端口；所述第二光纤耦合器的第一端口和第二端口分别作为所述第一耦合组件的第一端口和第二端口。
27.可选地，所述第二光纤盘绕在所述光纤调节器上；所述光纤调节器用于通过电致伸缩效应改变所述第二光纤的长度，以改变所述第二光纤中传输的光的相位。
28.可选地，所述干涉仪调制器具体为所述非光纤干涉仪调制器，所述第一反射镜和/或所述第二反射镜的位置可调节；所述第一耦合组件为分光棱镜。
29.可选地，当所述时间延迟器具体为所述非光纤型时间延迟器时，所述非光纤型时间延迟器包括：线性平台和反射组件；
30.所述线性平台承载所述反射组件并带动所述反射组件沿着第一方向或第二方向移动，所述第一方向与所述第二方向相反；
31.当所述反射组件沿着所述第一方向移动时，所述探测光相对于所述泵浦光的时间延迟线性减小；当所述反射组件沿着所述第二方向移动时，所述探测光相对于所述泵浦光的时间延迟线性增大。
32.可选地，测量系统还包括：时间差分系统；所述时间差分系统设置在所述泵浦光的传输光路上；
33.所述时间差分系统，用于对所述泵浦光进行时间差分处理得到两个相互具有固定延时的泵浦光脉冲序列，并对所述两个相互具有固定延时的泵浦光脉冲序列进行合成，得到合成后的泵浦光。
34.可选地，所述相位差调节组件用于使由同一泵浦光脉冲分光形成的两个泵浦光脉冲返回所述干涉组件的时间差为零或泵浦光脉冲的重复时间周期的整数倍。
35.可选地，测量系统还包括：信号发生器和驱动器；所述信号发生器用于向驱动器发送预设频率的第一信号；所述驱动器用于根据所述第一信号向所述光纤调节器发送具有所述预设频率的驱动信号；
36.所述光纤调节器具体用于根据所述驱动信号，以所述预设频率对所述第二光纤中传输的光的相位进行调制。
37.可选地，测量系统还包括：锁相放大器和信号处理器；
38.所述信号发生器还用于向所述锁相放大器发送所述预设频率的第二信号；
39.所述锁相放大器用于根据所述第二信号，以所述预设频率将所述探测器探测到的信号解调出来并输出给所述信号处理器；
40.所述信号处理器用于根据所述锁相放大器解调出的信号获得所述探测信息；所述信号处理器，还用于根据探测光和泵浦光具有不同时间延迟时的所述探测信息获取时间延迟与探测信息之间的关系曲线，并对所述关系曲线进行寻峰，获得回波时间；根据所述待测物中的声速和所述回波时间计算所述待测物的厚度。
41.第三方面，本技术提供一种测量方法，其特征在于，应用第二方面提供的测量系统，所述方法包括：
42.利用所述发光组件产生泵浦光和探测光；所述泵浦光为脉冲光；
43.利用所述干涉仪调制器对所述泵浦光进行幅度调制；所述干涉仪调制器包括：干涉组件和相位差调节组件；所述干涉组件，用于使所述泵浦光形成具有相位差的第一泵浦光和第二泵浦光，并使所述第一泵浦光和所述第二泵浦光干涉；所述相位差调节组件，用于调节所述第一泵浦光和所述第二泵浦光之间的相位差；
44.利用所述时间延迟器接收所述泵浦光或所述探测光，调节所述泵浦光脉冲和所述探测光脉冲之间的延迟时间；所述探测光和由所述时间延迟器出射的泵浦光入射至待测物；或者，所述泵浦光和由所述时间延迟器出射的探测光入射至所述待测物；所述泵浦光用于在所述待测物中形成声波；
45.利用所述探测器获取多个不同延迟时间下所述探测光经待测物反射形成的信号光，并根据所述信号光获取探测信息。
46.可选地，所述利用所述干涉仪调制器对所述泵浦光进行幅度调制，具体包括：
47.利用所述相位差调节组件使由同一泵浦光脉冲分光形成的两个泵浦光脉冲返回所述干涉组件的时间差为零或泵浦光脉冲的重复时间周期的整数倍。
48.可选地，所述干涉仪调制器具体为所述光纤干涉仪调制器，所述相位差调节组件包括：光纤调节器；
49.所述利用所述干涉仪调制器对所述泵浦光进行幅度调制，具体包括：
50.利用所述光纤调节器改变所述光纤干涉仪调制器中第二光纤的长度，以改变该第二光纤中传输的光的相位，使所述干涉组件中发生干涉。
51.相较于现有技术，本技术具有以下有益效果：
52.本技术提供的测量系统包括发光组件、干涉仪调制器、时间延迟器和探测器。其中，发光组件用于产生泵浦光和探测光；干涉仪调制器设置在泵浦光的传输光路上，用于对泵浦光进行幅度调制；时间延迟器用于接收泵浦光或探测光，使泵浦光脉冲和探测光脉冲之间的延迟时间可调；探测光和由时间延迟器出射的泵浦光入射至待测物；或者，泵浦光和由时间延迟器出射的探测光入射至待测物；泵浦光用于在待测物中形成声波；探测器用于在对所述延迟时间的扫描过程中收集探测光经待测物反射形成的信号光，并获取表征信号光光强的探测信息。由于干涉仪调制器的成本远低于声光调制器和电光调制器，因此应用干涉仪调制器在测量系统中对泵浦光进行幅度调制能够节约成本。同时，相比于声光调制器和电光调制器，干涉仪调制器具有较强的稳定性，并保证了较高的光利用率。
附图说明
53.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
54.图1为本技术实施例提供的一种测量系统的结构示意图；
55.图2为本技术实施例提供的一种发光组件的结构示意图；
56.图3为本技术实施例提供的一种发光组件的结构示意图；
57.图4为本技术实施例提供的另一种测量系统的结构示意图；
58.图5为本技术实施例提供的一种干涉组件的结构示意图；
59.图6为本技术实施例提供的一种光纤干涉仪调制器的结构示意图；
60.图7为本技术实施例提供的一种光纤干涉仪调制器中的第一耦合组件的结构示意图；
61.图8为本技术实施例提供的一种非光纤干涉仪调制器的结构示意图；
62.图9为本技术实施例提供的一种反射组件的实现方式的示意图；
63.图10为本技术实施例提供的另一种反射组件的实现方式的示意图；
64.图11为本技术实施例提供的又一种反射组件的实现方式的示意图；
65.图12为本技术实施例提供的一种光纤型时间差分系统的结构示意图；
66.图13为本技术实施例提供的又一种测量系统的结构示意图；
67.图14为本技术实施例提供的一种测量方法的流程图。
具体实施方式
68.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的
附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
69.图1为本技术实施例提供的一种测量系统的结构示意图。如图1所示，本技术实施例提供的测量系统包括：发光组件100、干涉仪调制器200、时间延迟器300和探测器400。下面对测量系统中各器件的连接关系和功能进行介绍。
70.发光组件100用于产生泵浦光和探测光。在一种可能的实现方式中，发光组件100包括两个激光器，分别为激光器101a和激光器101b，如图2所示。其中激光器101a用于产生泵浦光，激光器101b用于产生探测光。在另一种可能的实现方式中，发光组件100包括一个激光器101c和一个分束器102(后文称为第一分束器)，如图3所示。其中，激光器101c产生脉冲光束，由第一分束器102将脉冲光束分为两束，一束为泵浦光，另一束为探测光。上述激光器101a-101c产生的脉冲光束可以是超短脉冲光束，作为示例，其脉宽小于或等于1ps(皮秒)。
71.泵浦光和探测光最终均会入射到待测物的相同入射位置。其中，泵浦光用于在待测物中形成声波，激发出超声信号。如此，改变了待测物相应位置的反射率。光声测量即应用了泵浦光对此待测物的反射率的改变。
72.干涉仪调制器200设置在发光组件100所输出的泵浦光的传输光路上，用于对泵浦光进行幅度调制。也就是说，泵浦光入射到待测物之前，要经过干涉仪调制器200对其的幅度调制。通过幅度调制，实现了对泵浦光信号的增强。
73.干涉仪调制器200包括干涉组件和相位差调节组件。其中，所述干涉组件，用于使泵浦光形成具有相位差的第一泵浦光和第二泵浦光，并使所述第一泵浦光和所述第二泵浦光干涉；所述第一泵浦光和所述第二泵浦光均为脉冲光。所述相位差调节组件，用于调节所述第一泵浦光和所述第二泵浦光之间的相位差。
74.本实施例中，所述探测光为脉冲光。在其他实施例中，所述探测光为连续光。
75.在一种可能的实现方式中，相位差调节组件具体用于使由同一泵浦光脉冲分光形成的两个泵浦光脉冲(即第一泵浦光和第二泵浦光)返回干涉组件的时间差为零或者为泵浦光脉冲(具体可以至分成两个泵浦光脉冲之前的泵浦光脉冲)的重复时间周期的整数倍。例如，发光组件100产生的泵浦光脉冲的重复时间周期为t，即每相隔t时间发送一个泵浦光脉冲。则相位差调节组件用于使第一泵浦光和第二泵浦光返回干涉组件的时间差为k*t，k为整数。
76.时间延迟器300可以如图1所示的设置在泵浦光的传输光路上，也可以如图4所示的设置在探测光的传输光路上。图4为本技术实施例提供的另一种测量系统的结构示意图。可以理解的是，发光组件100输出的泵浦光和探测光不存在时间延迟。在对待测物进行光声测量(例如测量膜厚)时，本技术实施例中要求入射于待测物的泵浦光与探测光之间存在时间延迟，且时间延迟可调。为此，设置了上述时间延迟器300。此外，除了图1所示的泵浦光光路，泵浦光还可以先经过时间延迟器300再经过干涉仪调制器200。此处对干涉仪调制器200和时间延迟器300的先后顺序不做限制。结合图1和图4，本技术实施例中，时间延迟器300仅对一路光进行时间延迟的调节即可。
77.探测器400具体可以是光电探测器，用于将光信号转换成电信号。在本技术实施例
技术方案中，探测器400获取多个不同延迟时间下探测光经待测物反射形成的信号光，通过对信号光的光电转换处理，根据电信号形式的信号光得到探测信息。具体地，探测信息可以依据信号光的光强信息获得，也可以根据信号光的偏振信息、光斑的位置来检测。扫描具体通过时间延迟器300实现：在对泵浦光和探测光之间的延迟时间进行扫描的过程中，时间延迟器300持续对泵浦光和探测光之间的延迟时间进行调节。时间延迟器300具体可以依据电驱动信号实现对延迟时间的扫描。
78.由于测量系统在工作过程中，时间延迟器300持续对泵浦光和探测光之间的延迟时间进行调节，因此，探测器400的持续采集探测过程中得到的探测信息也是随着时间延迟变化的。如此，可以根据此变化情况获得相应的测量结果。例如，获得待测物的厚度、声速、杨氏模量等。
79.此处对于对待测物进行光声测量的具体内容不做限定。因此对于获得的探测信息和获得测量结果的实现过程也不做限定。待测物可以是金属膜、介质膜等，本实施例对于待测物的具体类型也不做限定。
80.以上即为本技术实施例提供的测量系统。由于干涉仪调制器的成本远低于声光调制器和电光调制器，因此应用干涉仪调制器在测量系统中对泵浦光进行幅度调制能够节约成本。本技术实施例中，通过干涉仪调制器，实现对泵浦光信号的周期性变化的调制，便于后续信号提取。同时，相比于声光调制器和电光调制器，干涉仪调制器具有较强的稳定性，并保证了较高的光利用率。
81.下面介绍测量系统中干涉组件的结构。
82.图5为本技术实施例提供的一种干涉组件的结构示意图。如图5所示，干涉组件包括：第一耦合组件201、第一反射镜m1和第二反射镜m2。第一耦合组件201包括多个端口，第一端口p1、第二端口p2、第三端口p3和第四端口p4。其中，第一端口p1对应于第一反射镜m1，第二端口p2对应于第二反射镜m2，第三端口p3用于接收泵浦光。
83.从第三端口p3进入的泵浦光在第一耦合组件201处被分为两束，这两束光分别从第一端口p1和第二端口p2出射，到达对应的反射镜m1和m2，在反射镜m1和m2处被原路反射回来，再从第一端口p1和第二端口p2进入第一耦合组件201，并在第一耦合组件201处发生干涉。干涉现象对泵浦光的幅度进行了调制。干涉光作为幅度调制后的泵浦光从第一耦合组件201的第四端口p4处出射。
84.在本技术实施例提供的测量系统中的干涉仪调制器200，可以是光纤干涉仪调制器，也可以是非光纤干涉仪调制器。下面结合附图对不同实现方式的干涉仪调制器进行描述和说明。
85.图6为本技术实施例提供的一种光纤干涉仪调制器的结构示意图。如图6所示，该光纤干涉仪调制器包括：干涉组件(包括：第一耦合组件201、第一反射镜m1、第二反射镜m2)、相位差调节组件(包括：光纤调节器202)和光纤。
86.第一耦合组件201的四个端口p1-p4分别连接光纤。为了便于后续的说明，将第一端口p1连接的光纤称为第一光纤f1，将第二端口p2连接的光纤称为第二光纤f2。如图6所示，在第一光纤f1的另一端设有第一反射镜m1，在第二光纤f2的另一端设有第二反射镜m2。需要说明的是，光纤与反射镜可以是分立的两个元件组合在一起，也可以是出厂时便为一体化的形态。例如，第一反射镜m1是第一光纤f1尾端固定装设的反射器，第二反射镜m2时第
二光纤f2尾端固定装设的反射器。
87.在光纤干涉仪调制器中，光纤调节器202与第一光纤f1和第二光纤f2中任意一个光纤配套。图6中，光纤调节器202具体与第二光纤f2配套。此时，光纤调节器202用于调节第二光纤f2的长度。需要说明的是，当光纤调节器202调节第二光纤f2的长度时，对于第二光纤f2中传输的光的相位造成了影响，如此干预了第一光纤f1和第二光纤f2返回的光在第一耦合组件201处的干涉现象，实现了对泵浦光幅度的调制。
88.在一种可能的实现方式中，第二光纤f2可以盘绕在所述光纤调节器202上。光纤调节器202具体可以是光纤拉伸器(pzt fiber stretcher)，用于通过电致伸缩效应改变所述第二光纤f2的长度，以改变第二光纤f2中传输的光的相位。通过电致伸缩效应改变光纤的长度属于光纤拉伸器的常用功能，因此本技术实施例中对于此器件的原理不做赘述。
89.在图6所示的光纤干涉仪调制器实现方式中，为了与该光纤干涉仪调制器匹配，使整个测量系统中光纤光路占比提升，测量系统中发光组件100的激光器具体可以是光纤激光器。此外，如果发光组件100的结构如图3所示，包含一个激光器和一个第一分束器，则第一分束器也可以是光纤分束器。如此，光纤激光器与光纤分束器之间通过光纤连接，并且光纤分束器和光纤干涉仪调制器的第一耦合组件的第三端口p3也通过光纤连接。
90.在一种可能的实现方式中，图6所示的光纤干涉仪调制器的第一耦合组件201包括第一光纤耦合器。第一光纤耦合器的四个端口分别作为第一耦合组件201的四个端口。作为示例，该第一光纤耦合器的分光比例为50:50。如此，第三端口p3进入的泵浦光被均匀从第一端口p1和第二端口p2出射。并且，当第一端口p1和第二端口p2返回的光在第一光纤耦合器处发生干涉时，干涉光也被均匀分配给第三端口p3和第四端口p4。第四端口p4出射的光可以直接作为幅度调制后的泵浦光。
91.在另一种可能的实现方式中，光纤干涉仪调制器的第一耦合组件201可以包括：第二光纤耦合器2011和环形器2012，如图7所示。第二光纤耦合器2011包括第一端口、第二端口、第三端口和第四端口；环形器2012至少包括第一接口
①
、第二接口
②
和第三接口
③
。
92.如图7所示，环形器2012的第一接口
①
输入的光只能从其第二接口
②
出射；第二接口
②
输入的光只能从其第三接口
③
出射。环形器2012的第二接口
②
与第二光纤耦合器2011的一个端口连接，此处将该端口称为第二光纤耦合器2011的第三端口。第二光纤耦合器2011的第一端口和第二端口分别作为所述第一耦合组件201的第一端口p1和第二端口p2。由于第二接口
②
能够接收第一接口
①
传入的光，并提供给第二光纤耦合器2011，因此，将该第一接口
①
作为第一耦合组件2011的第三端口p3。第三接口
③
能够接收第二接口
②
传输的干涉光，因此将第三接口
③
作为第一耦合组件201的第四端口p4。
93.下面结合图6所示的光纤干涉仪调制器结构和图7所示的第一耦合组件201结构描述泵浦光在该光纤干涉仪调制器内部的传输流向。
94.首先，泵浦光从第一耦合组件201的第三端口p3进入，即进入到环形器2012的第一接口
①
。其后传输到第二接口
②
，进入第二光纤耦合器2011，从第二光纤耦合器2011的第一端口p1和第二端口p2出射，分别沿着第一光纤f1和第二光纤f2到达两个反射镜m1和m2。两路光被反射镜m1和m2分别反射，再继续沿着第一光纤f1和第二光纤f2原路返回，从第一端口p1和第二端口p2再次进入到第二光纤耦合器2011，并在第二光纤耦合器2011的内部相遇，发生干涉现象。干涉光从第二光纤耦合器2011的另外两个端口(其中一个端口与环形器
2012的第二接口
②
以光纤连接)输出。由第二接口
②
接收的光传输到环形器的第三接口
③
(即第一耦合组件201的第四端口p4)出射。
95.作为示例，上述的第二光纤耦合器2012的分光比例为50:50。在可能的实现方式中，第一光纤耦合器和第二光纤耦合器2012通过熔融工艺制成。
96.本实施例中，所述泵浦光为线偏振光；所述探测光为线偏振光。在其他实施例中，所述泵浦光为非偏振光、圆偏振光或椭圆偏振光；所述探测光为非偏振光、圆偏振光或椭圆偏振光。
97.上文结合图6和图7介绍了光纤干涉仪调制器。在光纤干涉仪调制器内部，光路为光纤光路。下面结合图8介绍一种非光纤干涉仪调制器。图8为本技术实施例提供的一种非光纤干涉仪调制器的结构示意图。在图8所示的非光纤干涉仪调制器中，第一反射镜m1和/或第二反射镜m2的位置可调节。如图8，第二反射镜m2的位置可以上下调节，从而改变了第二反射镜m2对应的光路中光的传输行为，实现对第一耦合组件201干涉现象的干预调制。在非光纤干涉仪调制器中，第一耦合组件201具体可以是分光棱镜。相位差调节组件可以是调节第一反射镜m1和/或第二反射镜m2的位置的运动机构，例如手动或电动调节组件，包括滑轨及电机；或者滑轨和手动驱动件等。在一个实施例中，所述泵浦光为偏振光，例如线偏振光或椭圆偏振光；所述分光棱镜为偏振分束器；在其他实施例中，所述泵浦光为非偏振光。
98.在上文中结合图5介绍了一种包含第一耦合组件201、第一反射镜m1和第二反射镜m2的干涉组件。
99.在另一种可能的实现方式中，干涉组件包括：分光组件和第二耦合组件，所述分光组件用于对泵浦光进行分光，并使分光后的泵浦光产生所述相位差，形成第一泵浦光和第二泵浦光。第一泵浦光和第二泵浦光直接进入第二耦合组件。所述第二耦合组件用于使所述第一泵浦光和第二泵浦光合束并干涉形成调制后的泵浦光。第二耦合组件具体可以包括光纤耦合器，与所述光纤耦合器连接的第五光纤和第六光纤；所述相位差调节组件包括光纤调节器，用于调节所述第五光纤和/或第六光纤的长度，所述光纤调节器用于通过电致伸缩效应改变所述第五光纤和/或第六光纤的长度。
100.本技术实施例提供的以上干涉仪调制器能够克服声光调制器、电光调制器的不稳定的缺陷，具有较高的光能利用率。适用于在更加复杂或多变的场景中实现对泵浦光的幅度调制。此外，干涉仪调制器的成本更加低廉，因此有利于此项技术的推广应用。
101.下面对测量系统中其他器件的实现方式进行描述和说明。
102.在图1和图4所示的测量系统中，时间延迟器300可以为光纤型时间延迟器，也可以为非光纤型时间延迟器。对于光纤型时间延迟器，光在其上的输入和输出均是通过光纤实现，即，图4所示的测量系统中从发光组件100至时间延迟器300的光路为光纤光路。若图1所示的测量系统中采用的干涉仪调制器200具体为光纤干涉仪调制器，时间延迟器300具体为光纤型时间延迟器，则从干涉仪调制器200至时间延迟器300的光路为光纤光路。对于非光纤型时间延迟器，可以视作光在其上的输入和输出均是通过空间光路实现。下面对非光纤型时间延迟器的几种实现方式进行说明。
103.在本技术实施例中，非光纤型时间延迟器包括：线性平台和反射组件。其中，线性平台承载反射组件，可以带动着其承载的反射组件线性移动：既可以沿着第一方向线性移动，又可以沿着第一方向的反方向即第二方向线性移动。线性平台的实现形式有多种，例如
线性平台整体可以移动，或者线性平台包含一个可线性移动的滑轨，反射组件位于滑轨上，随着滑轨移动。
104.当反射组件沿着第一方向移动时，探测光相对于泵浦光的时间延迟线性减小；当反射组件沿着第二方向移动时，探测光相对于泵浦光的时间延迟线性增大。
105.反射组件包含多种可能的实现方式。图9、图10和图11分别为反射组件的三种不同实现方式的示意图。
106.如图9所示，反射组件包括第一反射面r1和第二反射面r2，所述第一反射面r1和所述第二反射面r2之间具有非零夹角。所述探测光或所述泵浦光入射至所述第一反射面r1，并自所述第一反射面r1反射后到达所述第二反射面r2，并经所述第二反射面r2出射。此处对于入射至第一反射面r1的泵浦光或探测光的入射角度大小不做限定。在此实现方式中，入射至反射组件的光与从反射组件出射的光相互平行且位于该反射组件的同一侧，因此线性移动时对于延迟时间的调节更为便利。
107.此外，非光纤型时间延迟器还可以包括两个反射组件。图10中，非光纤型时间延迟器包括两个相对设置的反射组件，分别为第一反射组件k1和第二反射组件k2。其中，第一反射组件k1固定不动，第二反射组件k2在线性平台(图10中未示出)的带动下可移动。图10所示的第一反射组件k1和第二反射组件k2均包括两个反射面r1和r2。图10中，泵浦光或探测光从第一反射组件k1入射，最终从第二反射组件k2出射。实际应用中，也可以令泵浦光或探测光先入射至第二反射组件k2，再由第一反射组件k1将光束出射(即沿着图10所示的箭头相反方向)。
108.本技术实施中，对于非光纤型时间延迟器中包含的反射组件的数量不做限制。可以包含一个、两个甚至两个以上的反射组件。参见图11，该图示意了包含四个组件的非光纤型时间延迟器的结构。图11所示的非光纤型时间延迟器要求至少一个反射组件固定不动，至少一个反射组件随着线性平台的带动而移动。
109.在图10和图11所示的非光纤型时间延迟器，当线性平台移动距离δx，则探测光与泵浦光的光程差变化2*δx。
110.上文提及的干涉仪调制器具体可以为图6所示的包含光纤调节器的光纤干涉仪调制器。进一步地，本技术实施例提供的测量系统还可以包括：信号发生器和驱动器。信号发生器用于向驱动器发送预设频率的第一信号；所述驱动器用于根据所述第一信号向所述光纤调节器发送具有所述预设频率的驱动信号；所述光纤调节器具体用于根据所述驱动信号，以所述预设频率对所述第二光纤中传输的光的相位进行调制。
111.以预设频率进行的调制可以按照预设频率进行解调。如此实现了对信号的有效提取。上述的测量系统还可以包括：锁相放大器和信号处理器；所述信号发生器还用于向所述锁相放大器发送所述预设频率的第二信号；所述锁相放大器用于根据所述第二信号，以所述预设频率将所述探测器探测到的信号解调出来并输出给所述信号处理器；所述信号处理器用于根据所述锁相放大器解调出的信号获得所述探测信息。
112.前面提到，本技术实施例提供的测量系统应用了光声测量技术，泵浦光在待测物上激发出超声波，并影响了材料中的反射率。待测物向探测器反射的信号光反映了反射率随泵浦光和探测光的时间延迟变化时的光强。因此可以用于寻峰和获得测量结果。
113.假设光声测量的目的是对待测物厚度进行测量，本技术实施例中信号处理器可以
根据探测光和泵浦光具有不同时间延迟时的探测信息获取时间延迟与探测信息之间的关系曲线，并对所述关系曲线进行寻峰，获得回波时间t
echo
。信号处理器再根据所述待测物中的声速vs和所述回波时间t
echo
计算所述待测物的厚度d。待测物厚度的计算公式如下：
114.d＝v
s*
t
echo
/2
ꢀꢀꢀ
公式(1)
115.在上述关系曲线中，初始时刻为泵浦光与脉冲光的光程差为0的时刻。回波时刻为寻峰时除了噪声以外在初始时刻之后的第一个峰值对应的时刻。将回波时刻与初始时刻做差值即可得到上述回波时间t
echo
。
116.在本技术实施例提供的测量系统中，为了消除信号中的背景信号和低频分量，减少噪声，提升测量的灵敏度，测量系统还可以进一步包括时间差分系统。设置时间差分系统也有利于后续从信号光中提取有效的探测信息。时间差分系统具体设置在泵浦光的传输光路上。时间差分系统用于对泵浦光进行时间差分处理，得到两个相互具有固定延时的泵浦光脉冲序列，并对所述两个相互具有固定延时的泵浦光脉冲序列进行合成，得到合成后的泵浦光。作为示例，固定延时δt在0.1ps～10ps之间取值。
117.本技术实施例中，时间差分系统可以是光纤型的时间差分系统，也可以是非光纤型的时间差分系统。前者内部是光纤光路，后者内部是空间光路。下面介绍一种光纤型时间差分系统的实现方式。
118.图12为本技术实施例提供的一种光纤型时间差分系统的结构示意图。该光纤型时间差分系统600包括：第二光纤分束器601、第三光纤f3、第四光纤f4和光纤耦合器604。其中，第三光纤f3和第四光纤f4均是一端连接第二光纤分束器601另一端连接光纤耦合器604。
119.需要说明的是，光纤型时间差分系统60中，第三光纤f3和第四光纤f4的长度不同，从而使第三光纤f3和第四光纤f4中两路泵浦光保持固定延时。
120.第二光纤分束器601用于将入射至光纤型时间差分系统60的泵浦光分为第一光束和第二光束，其中第一光束经第三光纤f3传输至光纤耦合器604，第二光束经第四光纤f4传输至光纤耦合器604。光纤耦合器604通过第三光纤f3和第四光纤f4接收到的两光束相互具有固定延时，将接收到两光束进行耦合，输出合成后的泵浦光(合成为一个脉冲序列)。
121.假设第三光纤f3和第四光纤f4的长度差为δl，其中δl可以调节，即根据需求调节为需要的值。光纤纤芯中的光速为v，则合成后的泵浦光的固定延时δt计算公式如下：
122.δt＝δl/v
ꢀꢀꢀ
公式(2)
123.本技术实施例提供的测量系统中，通过设置时间差分系统，消除了信号中的背景信号与低频分量，减少了噪声信号，并相应提升了信号提取的便捷性和准确性，使得微弱信号得以检测，从而提升测量灵敏度。对于包含多层堆叠薄膜的待测物，该技术改善了各层厚度的测量信噪比，改善对埋在较厚的层之下的薄层的选择性，使得微弱信号得以检测。
124.图13为本技术实施例提供的又一种测量系统的结构示意图。如图13所示，该测量系统包括：发光组件100、光纤干涉仪调制器200、非光纤型时间延迟器300、探测器400、驱动器500、信号发生器700、锁相放大器800和信号处理器900。
125.图13所示的测量系统中，由于采用了非光纤型时间延迟器300，因此该延迟器300内部的光路为空间光路。非光纤型时间延迟器300设置在探测光的传输光路上，可以理解的是，其还可以设置在泵浦光的传输光路上。系统中还包括第一光纤准直器c1。
126.第一光纤准直器c1，用于将发光组件100产生的探测光平行后提供给非光纤型时间延迟器300。如果非光纤型时间延迟器300具体设置在泵浦光的传输光路上，则第一光纤准直器c1也设置在泵浦光的传输光路上，用于将发光组件100产生的泵浦光平行后提供给非光纤型时间延迟器300。
127.通过第一光纤准直器c1实现了从光纤光路到空间光路的转换。此外，还可以如图13所示，在第一光纤准直器c1和非光纤型时间延迟器300之间设置透镜或透镜组l0，透镜或透镜组l0可以用于扩束、调节光斑大小等。
128.如图13，该测量系统中还可以包括：位于非光纤型时间延迟器300与待测物之间的第二光纤准直器c2、第三光纤准直器c3和第一组透镜l1。其中第二光纤准直器c2与第三光纤准直器c3之间通过光纤连接。如图13所示，由时间延迟器300出射的探测光(或者泵浦光)经过第二光纤准直器c2进入光纤，由光纤传输至第三光纤准直器c3。第三光纤准直器c3用于将所连接的光纤传输的探测光准直为平行光。第一组透镜l1可以包括至少一个透镜，用于将第三光纤准直器c3出射的平行光会聚至待测物的表面上。
129.此外可选地，如图13所示，在第三光纤准直器c3和第一组透镜l1之间还可以设置透镜或透镜组l0，用于扩束、会聚、调节光斑大小等。另外可选地，在非光纤型时间延迟器300与第二光纤准直器c2之间也可以设置透镜或透镜组l0，用于扩束、会聚、调节光斑大小等。第二光纤准直器c2实现了空间光路到光纤光路的转换。第三光纤准直器c3实现了光纤光路到空间光路的转换。
130.如图13所示，测量系统还可以包括：位于泵浦光的传输光路上的第四光纤准直器c4和第二组透镜l2。第四光纤准直器c4用于将时间差分系统600输出的合成后的泵浦光准直为平行光，第二组透镜l2用于将第四光纤准直器c4出射的平行光会聚至待测物的表面。其中，第二组透镜l2可以包括至少一个透镜。可选地，在第四光纤准直器c4与第二组透镜l2之间还可以设置透镜或透镜组l0，用于扩束、会聚、调节光斑大小等。
131.通过图13和上文描述的测量系统可知，泵浦光光路为完全的光纤结构光路。当时间延迟器300具体为光纤型时间延迟器时，探测光光路也可以实现完全的光纤结构光路。第四光纤准直器c4实现光纤光路到空间光路的转换。
132.光纤光路在测量系统中的覆盖，避免了大部分的光路调节工作，整个系统的搭建过程耗时缩短，效率提升。此外，系统的稳定性和抗干扰性能大大提升。能够适应于更多更为复杂的应用场景。
133.在其他实施例中，如果发光组件100包括一个激光器和一个分束器，则该分束器也可以替换为偏振分束器。例如，分出p光作为泵浦光，s光作为探测光；或者分出s光作为泵浦光，p光作为探测光。p光与s光的偏振方向相互垂直。
134.需要说明的是，以上实施例中的测量系统中，所述探测光和泵浦光入射至待测物的同一点，在其他实施例中，所述探测光和泵浦光入射至待测物的不同点，从而对探测光和泵浦光入射位置之间的待测物部分内的缺陷、弹性模量、厚度等进行检测。
135.基于前述实施例提供的测量系统，相应地，本技术还提供一种应用该系统实现测量的测量方法。下面结合附图对测量方法进行介绍和说明。
136.图14为本技术实施例提供的一种测量方法的流程图。如图14所示，测量方法包括：
137.s1401：利用发光组件产生泵浦光和探测光；所述泵浦光为脉冲光；
138.s1402：利用干涉仪调制器对泵浦光进行幅度调制；所述干涉仪调制器包括：干涉组件和相位差调节组件；所述干涉组件，用于使所述泵浦光形成具有相位差的第一泵浦光和第二泵浦光，并使所述第一泵浦光和所述第二泵浦光干涉；所述相位差调节组件，用于调节所述第一泵浦光和所述第二泵浦光之间的相位差；
139.s1403：利用时间延迟器接收泵浦光或探测光，调节泵浦光脉冲和探测光脉冲之间的延迟时间；探测光和由时间延迟器出射的泵浦光入射至待测物；或者，泵浦光和由时间延迟器出射的探测光入射至待测物；泵浦光用于在待测物中形成声波；
140.s1404：利用探测器获取多个不同延迟时间下探测光经待测物反射形成的信号光，并根据表征信号光获取探测信息。
141.由于实现图14所示的测量方法的测量系统中，采用了干涉仪调制器用以对泵浦光进行幅度调制，干涉仪调制器的成本远低于声光调制器和电光调制器，因此应用干涉仪调制器在测量系统中对泵浦光进行幅度调制能够节约成本。同时，相比于声光调制器和电光调制器，干涉仪调制器具有较强的稳定性，并保证了较高的光利用率，因此光声测量的光能利用率高，测量过程和测量结果更为稳定。
142.可选地，步骤s1402具体可以包括：
143.利用所述相位差调节组件用于使由同一泵浦光脉冲分光形成的两个泵浦光脉冲返回所述干涉组件的时间差为零或泵浦光脉冲的重复时间周期的整数倍。
144.可见，在本技术实施例中，通过步骤s1402的执行，可以实现对泵浦光信号的周期性变化的调制，例如保持两路泵浦光脉冲在干涉组件的时间差为零，或者达到泵浦光脉冲重复时间周期的预期整数倍。倍数可以根据实际幅度调制需求进行设定。例如取倍数为3。
145.如果测量系统中的干涉仪调制器具体为光纤干涉仪调制器(参见图6所示的结构)，则步骤s1402具体可以包括：
146.利用光纤调节器改变光纤干涉仪调制器中第二光纤的长度，以改变该第二光纤中传输的光的相位，使干涉组件中发生干涉。
147.上述调制方式十分便捷，只需要将一根光纤盘绕在光纤调制器上即可。
148.在一种可能的实现方式中，为了消除信号中的背景信号和低频分量，减少噪声，提升测量的灵敏度，本技术实施例提供的测量方法还可以包括：
149.利用时间差分系统对泵浦光进行时间差分处理得到两个相互具有固定延时的泵浦光脉冲序列，并对两个相互具有固定延时的泵浦光脉冲序列进行合成，得到合成后的泵浦光。
150.通过时间差分系统的时间差分处理，消除了信号中的背景信号与低频分量，减少了噪声信号，并相应提升了信号提取的便捷性和准确性，提升测量灵敏度。同时，对于包含多层堆叠薄膜的待测物，该技术改善了各层厚度的测量信噪比，改善对埋在较厚的层之下的薄层的选择性。
151.在一种可能的实现方式中，测量方法还可以包括：由信号处理器根据探测光和泵浦光具有不同时间延迟时的探测信息获取时间延迟与探测信息之间的关系曲线，并对关系曲线进行寻峰，获得回波时间；根据待测物中的声速和回波时间计算待测物的厚度。
152.通过执行上述测量方法，实现了对待测物厚度的准确测量。此外，在其他场景中，还可以利用探测信息获得待测物表面瑕疵信息(例如位置、尺寸)等，或者获得待测物的尺
寸参数等。此处对应用上述测量系统及测量方法实施光声测量的具体场景不做限定。
153.需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
154.以上所述，仅为本技术的一种具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。