[發明專利]基于可旋轉波片的Mueller矩陣測試裝置和方法

無效

• 申請號: 201110443352.0
• 申請日: 2011-12-27
• 公開（公告）號: CN102539119A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 王春華;李力;黃肇明;劉濤
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

技術領域

本發明涉及一種基于可旋轉波片的Mueller矩陣測試裝置和方法,它是一種在光纖系統中,采用由可旋轉波片構成的偏振發生器與偏振分析儀相結合，實現光學器件的Mueller矩陣的測試裝置和方法。

背景技術

光通信、傳感、測量系統中，各種光子器件、子系統的偏振轉換特性、都直接影響系統的工作性能，因此檢測各種光學系統中任意部分系統或器件的偏振轉換特性是實現高性能光通信、光傳感及測量系統的關鍵之一。

此外在材料科學領域的研究和制造過程中，大多數的通光材料的偏振特性會伴隨材料的生長周期、濃度以及外界環境條件，如溫度、應力、濕度等因素的變化而變化，因此實時準確地檢測材料的偏振轉化特性在材料研制、生產以及傳感測量等領域，具有重要的意義。?

光子材料或器件的偏振轉換特性的一般表達可以用Mueller矩陣來描述其偏振轉換特性。

一般的偏振儀分為兩種，一種是Stokes偏振分析儀，主要用于測量光偏振態的Stokes?參數,描述的是光本身的偏振性質；另一種是針對Mueller矩陣的測量，也稱為偏光儀。Mueller矩陣為4x4矩陣,?描述的是光學器件或材料的光學偏振效應和特性。器件的偏振特性分為三方面的偏振光學效應：一是基于器件散射效應的退偏效應；二是與偏振相關的損耗或增益效應；三是包括圓雙折射和線雙折射效應的雙折射效應。所有這些效應可通過Mueller矩陣來描述。?因此研究和測量器件或通光材料的Mueller矩陣是光學偏振研究的一個重要部分。最近關于Mueller矩陣參數的測試已廣泛地應用于生物組織的分析、氣霧測量以及各種光學材料的性能分析等，參見下述文獻：

1.Geminino?Martinez-Ponce,?Cristina?Solano，Carlos?Perez_Barrios，“Hybrid?complete?Mueller?polarimeter?based?on?phase?modulators,”?Optics?and?Lasers?in?Engineering,?49,?723-728,?2011。

2.Jacques?SL，Raman?JC，Lee?K，“Image?skin?pathology?with?polarized?light,?Journal?of?Biomedical?Optics,7(3),329-340,2002。

3.?Rieppo?J,?Hallikainen?J,?et?al,?“Practical?considerations?in?the?use?of?polarized?light?microscopy?in?the?analysis?of?the?collagen?network?in?articular?cartilage,”?Microscope?Research?nd?Technique?71(4),?279-287,?2008。

4.Wallenburg?M.A.,?et?al,?“Polarimetry?based?method?to?extract?geometry-independent?metics?of?tissue?anisotropy,”?Optics?Letters,?35(15),?2570-2572,?2010。

關于器件的Mueller矩陣的測量的方法基本結構是偏振發生-被測物質-偏振分析結構。而偏振發生和偏振分析的構成則分別可以是起偏器和可旋轉波片的組合、起偏器和光彈性調制器組合以及近幾年才進入使用的液晶可調相位延遲器，參見下述文獻：

5.D.H.?Goldstein,?“Mueller?matrix?dual-rotating?retarder?polarimeter,”?Applied?Optics,?31(31),1992。

6.Chi?Chen,?et?al,?“Multichannel?Mueller?matrix?ellipsometer?based?on?the?dual?rotating?compensator?principle,”?Thin?Solid?Film,455-456,?14-23,?2004。

7.Chi?Chen,?et?al,?“The?ultimate?in?real-time?ellipsometry?Multichannel?Mueller?matrix?Spectroscope,”?Applied?Surface?Science?253,38-46,2009。