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原文传递基于四次测量Mueller矩阵光谱的装置及测量方法

专利名称：	基于四次测量Mueller矩阵光谱的装置及测量方法
摘要：	本发明公开的基于四次测量Mueller矩阵光谱的装置，包括光源，光源后按照光线入射顺序依次设置有光线、准直系统、起偏器、波片、样品台、高阶相位延迟器、Wollaston棱镜和接收单元；准直系统包括按照入射光线依次设置的第一透镜和第二透镜；接收单元包括光谱仪a和光谱仪b，光谱仪a和光谱仪b分别处于Wollaston棱镜的出射光方向。本发明的测量方法与时间调制型相比，测量时间降低至少4倍；与强度调制型相比，通道数量由37个降低为3个，通道间隔增大了37/3倍，复原Muellr矩阵光谱的分辨率提高了37/3倍的同时大幅降低通道串扰产生的概率，有很好的实用价值。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	陕西;61
申请人：	西安理工大学
发明人：	权乃承
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-24T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-20T00:00:00+0800
申请号：	CN201910549729.7
公开号：	CN110261319A
代理机构：	西安弘理专利事务所
代理人：	杜娟
分类号：	G01N21/21(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	710048 陕西省西安市碑林区金花南路5号
主权项：	1.基于四次测量Mueller矩阵光谱的装置，其特征在于，包括光源(1)，光源(1)后按照光线入射顺序依次设置有光线(2)、准直系统(3)、起偏器(4)、波片(5)、样品台(6)、高阶相位延迟器(7)、Wollaston棱镜(8)和接收单元；所述准直系统(3)包括按照入射光线依次设置的第一透镜(301)和第二透镜(302)；所述接收单元包括光谱仪a(9)和光谱仪b(10)，光谱仪a(9)和光谱仪b(10)分别处于Wollaston棱镜(8)的两束出射光的方向。 2.根据权利要求1所述的基于四次测量Mueller矩阵光谱的装置，其特征在于，所述波片(5)为消色差四分之一波片。 3.根据权利要求1所述的基于四次测量Mueller矩阵光谱的装置，其特征在于，所述装置满足右手定则的xyz坐标系，主光轴即光线入射方向为z轴，竖直方向且与z轴垂直的为y轴，与yz平面垂直的为x轴；所述起偏器(4)的透光轴与x轴夹角为0°，所述高阶相位延迟器(7)的快轴方向与x轴正向的夹角为22.5°，所述Wollaston棱镜(8)的光轴分别位于yz与xz平面，且光轴均与z轴垂直。 4.根据权利要求3所述的基于四次测量Mueller矩阵光谱的装置，其特征在于，所述波片(5)的快轴位于xy平面内且可绕z轴旋转。 5.如权利要求1-4任一所述的基于四次测量Mueller矩阵光谱的装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将被测样品置于样品台(6)上，打开光源(1)，光源(1)发出的入射光线通过光纤(2)到达准直系统(3)，准直系统(3)将非偏振光矫正为平行光，平行光依次通过起偏器(4)、波片(5)、样品台(6)、高阶相位延迟器(7)和Wollaston棱镜(8)，最终到达光谱仪a(9)和光谱仪b(10)，获取对应的光谱强度Iu和Id；步骤2，基于步骤1中波片(5)的快轴方位角θ1，再改变波片(5)的快轴方位角三次，分别记作θ2、θ3、θ4，重复步骤1，记录结果；步骤3，根据步骤1中波片(5)的快轴方位角θ1、以及步骤2中快轴方位角θ2、θ3、θ4，得到的上述四个快轴方位角对应的光谱强度，并做傅里叶逆变换可得样品被测点处对应的四个呈通道化分布的干涉强度；步骤4，通过光程差维的滤波从中截取所需的步骤3中的干涉强度并做傅里叶变换，即可得被测点处全部16个穆勒矩阵元素光谱。 6.根据权利要求5所述的基于四次测量Mueller矩阵光谱的测量方法，其特征在于，所述步骤1中光谱强度Iu和Id分别为，公式(6)和(7)中，参数为高阶相位延迟器(7)随入射光波数线性变化的延迟量，参数Ku为光谱仪a(9)的强度调制系数，参数Kd为光谱仪b(10)的强度调制系数，参数V0、V1、V2及V3满足如下通式：通式中参数m00-m33为被测样品全部16个随波长变化的穆勒矩阵元，参数θ为波片(5)的快轴方位角，S0为光纤(2)出射的光谱强度。 7.根据权利要求5所述的基于四次测量Mueller矩阵光谱的测量方法，其特征在于，所述步骤4具体为：通过光程差维的滤波从中截取所需的干涉强度并做傅里叶变换可得被测点处全部16个穆勒矩阵元素光谱，具体如公式(8)-(11)， Vm0＝INV{W}·V0(θ) (8) Vm1＝INV{W}·V1(θ) (9) Vm2＝INV{W}·V2(θ) (10) Vm3＝INV{W}·V3(θ) (11) 公式(8)-(11)，参数INV{·}代表对矩阵取逆，结合如下公式(12)-(15)， Vm0＝[m00 m01 m02 m03]T (12) Vm1＝[m10 m11 m12 m13]T (13) Vm2＝[m20 m21 m22 m23]T (14) Vm3＝[m30 m31 m32 m33]T (15) 矩阵W与向量Vi,i＝1,2,3,4如下所示：公式(17)-(20)中，代表傅里叶变换，real[·]和imag[·]分别代表取复数的实部与虚部。
所属类别：	发明专利