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专利号: 2019108994855
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.实时测量Mueller矩阵光谱的系统,其特征在于,包括沿入射光线的入射方向依次设有光源(1)、光纤(2)、准直系统(3)、起偏器(4)、第一延迟器(5)、第二延迟器(6)、样品台(7)、第三延迟器(8)、Wollaston棱镜(9)、光谱仪组。

2.根据权利要求1所述的实时测量Mueller矩阵光谱的系统,其特征在于,所述准直系统包括第一透镜(301)和第二透镜(302),所述第一透镜(301)和第二透镜(302)分别靠近光纤(2)和起偏器(4),所述光谱仪组包括第一光谱仪(10)和第二光谱仪(11),所述第一光谱仪(10)和第二光谱仪(11)均位于Wollaston棱镜(9)的出射侧以测量不同出射光的光谱强度。

3.根据权利要求1所述的实时测量Mueller矩阵光谱的系统,其特征在于,其构建满足右手定则的xyz坐标系,以光线的主光轴方向为z轴正向,以所述起偏器(4)的透光轴方向为x轴正向,第一延迟器(5)的快轴方向与x轴正向的夹角为45°,第二延迟器(6)的快轴方向与x轴正向的夹角为0°,第三延迟器(8)的快轴方向与x轴正向的夹角为22.5°,Wollaston棱镜(9)的两光轴分别位于yz与xz平面且均与z轴垂直。

4.根据权利要求1所述的实时测量Mueller矩阵光谱的系统,其特征在于,所述第一延迟器(5)与第二延迟器(6)相同。

5.实时测量Mueller矩阵光谱的方法,应用如权利要求1-4任一项所述的实时测量Mueller矩阵光谱的系统进行测量,其特征在于,具体按照以下步骤实施:步骤1、测量从Wollaston棱镜(9)出射两束光的光谱强度为IWP1和IWP2,并根据四个Stokes参数建立IWP1和IWP2的表达式;

步骤2、对IWP1和IWP2的表达式分别做傅里叶变换、通道滤波,对滤波结果做傅里叶逆变换,得到Stokes参数;

步骤3、对四个Stokes参数分别做傅里叶变换、通道滤波,对滤波结果做傅里叶逆变换,得到十六个Mueller矩阵元素的光谱,Mueller矩阵光谱的测量完成。

6.根据权利要求5所述的实时测量Mueller矩阵光谱的方法,其特征在于,所述步骤1具体为,打开光源(1),从光纤(2)出射的非偏振光经准直系统(3)准直后变为平行光,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)、第三延迟器(8),由Wollaston棱镜(9)射出两束光,采用第一光谱仪(10)、第二光谱仪(11)分别同时测量从Wollaston棱镜(9)出射两束光的光谱强度为IWP1和IWP2,其表达式分别如下,式(12)中,式(13)中,

上式中,X0、X1、X2和X3为Stokes参数Xa,a=0,1.2,3,式(14)中,第一延迟器(5)与第二延迟器(6)随波数变化的延迟量相等且均为 mb0、mb1、mb2、mb3为被测的穆勒矩阵元素mbc,b=0,1.2,3,c=0,1.2,3,且C0=mi0+mi2/2,

7.根据权利要求6所述的实时测量Mueller矩阵光谱的方法,其特征在于,所述步骤2具体为,对(12)式和(13)式做傅里叶变换并进行通道滤波截取 并对

做傅里叶逆变换可得:

式(15)、(16)、(17)中 分别为 的傅里叶

逆变换结果,

由式(15)~(17)可得Stokes参数:

式(18)~(21)中,real和imag分别表示实部和虚部。

8.根据权利要求7所述的实时测量Mueller矩阵光谱的方法,其特征在于,所述步骤3具体为,对式(18)~(21)式做傅里叶变换并进行通道滤波截取C0、C1、C2,并对C0、C1、C2做傅里叶逆变换可得被测的十六个穆勒矩阵元素:式(22)~(25)中, 为C0的傅里叶逆变换结果, 为C1的傅里叶逆变换结果,为C2的傅里叶逆变换结果,此时,Mueller矩阵光谱的测量完成。