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原文传递一种Mueller矩阵光谱的测量系统及方法

专利名称：	一种Mueller矩阵光谱的测量系统及方法
摘要：	本发明公开的一种Mueller矩阵光谱的测量系统及其测量方法，包括以下步骤：步骤1，打开电源，电源发出的光线通过光纤到达准直系统、起偏器、第一延迟器、第二延迟器、样品台、波片、检偏器、光谱仪；步骤2再改变波片的快轴方位角三次；步骤3，得到光谱仪获取的光强信号I(σ)；步骤4，根据波片的快轴方位角θ1、θ2、θ3、θ4，测量对应的光谱强度，然后分别除以Sin,0(σ)/4、接着进行傅里叶逆变换，得到被测样品对应的四个呈通道化分布的干涉强度；步骤5，选择所需干涉强度做傅里叶变换可得被测样品全部16个穆勒矩阵元素光谱。本发明测量系统，结构简单，降低出读次数，减少测量时间，大幅提高测量样品Mueller矩阵光谱的速度。
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：	2019-06-17T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-20T00:00:00+0800
申请号：	CN201910522725.X
公开号：	CN110261317A
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：	1.一种Mueller矩阵光谱的测量系统，其特征在于，包括光源(1)，所述光源(1)通过光纤(2)到达准直系统(3)，准直系统(3)后按照光线入射顺序依次设置有起偏器(4)、第一延迟器(5)、第二延迟器(6)、样品台(7)、波片(8)、检偏器(9)和光谱仪(10)；所述准直系统(3)包括依次设置的第一透镜(301)和第二透镜(302)。 2.根据权利要求1所述的一种Mueller矩阵光谱的测量系统，其特征在于，所述波片(8)具体为消色差四分之一波片。 3.根据权利要求1所述的一种Mueller矩阵光谱的测量系统，其特征在于，所述测量系统满足右手定则的xyz坐标系：光线入射方向即主光轴为z轴，垂直于主光轴为y轴，与yz轴形成平面垂直的方向为x轴；所述起偏器(4)的透光轴与x轴夹角为0°，所述第一延迟器(5)的快轴方向与x轴正向的夹角为45°，所述第二延迟器(6)的快轴方向与x轴正向的夹角为0°；所述检偏器(9)的透光轴与x轴夹角为0°。 4.根据权利要求3所述的一种Mueller矩阵光谱的测量系统，其特征在于，所述波片(8)的快轴位于xy平面内且可绕z轴旋转。 5.如权利要求1-4任一所述的一种Mueller矩阵光谱的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将被测样品置于样品台(7)上，打开电源(1)，电源(1)发出的光线通过光纤(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)、第一延迟器(5)、第二延迟器(6)、样品台(7)、波片(8)和检偏器(9)，最终到达光谱仪(10)，记录结果；步骤2，基于步骤1中波片(8)的快轴方位角θ1，再改变波片(8)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，基于Stokes矢量描述入射光的光谱信息及偏振光学原理，综合步骤1和步骤2的结果，得到光谱仪(10)获取的光强信号I(σ)；步骤4，根据波片(8)的快轴方位角θ1、以及步骤2中快轴方位角θ2、θ3、θ4，测量上述4个快轴方位角对应的光谱强度，所得4个快轴方位角对应的光谱强度分别除以Sin,0(σ)/4、接着进行傅里叶逆变换，得到被测样品对应的四个呈通道化分布的干涉强度；步骤5，通过光程差维的滤波截取步骤4得到的所需干涉强度、并做傅里叶变换可得被测样品全部16个穆勒矩阵元素光谱。 6.根据权利要求5所述的一种Mueller矩阵光谱的测量方法，其特征在于，所述步骤3中光强信号I(σ)的表达式为公式(5)：公式(4)中，针对参数Ai，当i＝1时，A1＝1，当i＝2时，A2＝cos22θ，当i＝3时，A3＝1/2(sin4θ)，当i＝4时，A4＝-sin2θ，θ为消色差四分之一波片的快轴方位角；针对参数mi1、mi2、mi3和mi4，参数i＝1、2、3或4，故演变的参数m11-m44代表被测样品16个随波长变化的穆勒矩阵元素；参数分别为第一延迟器(5)与第二延迟器(6)随入射光波数线性变化的延迟量。 7.根据权利要求6所述的一种Mueller矩阵光谱的测量方法，其特征在于，所述步骤5中被测样品全部16个穆勒矩阵元素光谱，如公式(6)所示：公式(6)中参数INV{·}代表对矩阵取逆，参数代表矩阵的Kronecker积，参数VM与VI均为16×1阶向量，具体为： VM＝[m11 m21 m31 m41 m12 m22 m32 m42 m13 m23 m33 m43 m14 m24 m34 m44]T (7) 公式(8)中参数F{·}表示傅里叶变换，参数real{·}表示取实部，参数imag{·}表示取虚部，延迟量与通过测量已知穆勒矩阵光谱特征的样品进行定标；公式(6)中参数Q和W均为4×4阶矩阵，Q为单位矩阵，W为公式(9)：
所属类别：	发明专利