[發(fā)明專利]一種測(cè)量散射物體散射函數(shù)實(shí)部和虛部的裝置和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510346312.2
• 申請(qǐng)日: 2015-06-19
• 公開（公告）號(hào): CN104949940B
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉顯龍;王飛;劉琳;蔡陽(yáng)健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/47
• 分類號(hào): G01N21/47
• 代理公司: 蘇州市中南偉業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)32257
• 代理人: 楊明

1.一種測(cè)量散射物體散射函數(shù)實(shí)部和虛部的裝置，其特征在于：包括激光器、對(duì)所述激光器發(fā)出的激光光束進(jìn)行擴(kuò)束的擴(kuò)束器、將擴(kuò)束后的所述激光光束分成相垂直的透射光束與反射光束的第一分光鏡、分別將所述透射光束與所述反射光束反射90°的第一反射鏡與第二反射鏡、以及將反射后的所述透射光束與所述反射光束共軸疊加的第二分光鏡、將疊加后的光束的光強(qiáng)信息轉(zhuǎn)換為圖片信息的探測(cè)傳感器，以及與所述探測(cè)傳感器通信連接的微型計(jì)算機(jī)，散射物體置于所述第一反射鏡與第二分光鏡之間或置于所述第二反射鏡與第二分光鏡之間。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量散射物體散射函數(shù)實(shí)部和虛部的裝置，其特征在于：所述第一分光鏡與所述第一反射鏡和第二反射鏡之間均設(shè)有中性密度濾波片。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測(cè)量散射物體散射函數(shù)實(shí)部和虛部的裝置，其特征在于：所述激光器為線偏振單縱模He-Ne氣體激光器。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測(cè)量散射物體散射函數(shù)實(shí)部和虛部的裝置，其特征在于：所述第一分光鏡與第二分光鏡的分光比均為50：50。

5.一種測(cè)量散射物體散射函數(shù)實(shí)部和虛部的方法，其特征在于，包括步驟：

(1)將線偏振He-Ne激光器產(chǎn)生的準(zhǔn)直的線偏振激光束光束經(jīng)擴(kuò)束鏡擴(kuò)束，由第一分光鏡均勻分為透射光束和反射光束；

(2)將第一分光鏡透射的完全相干準(zhǔn)直線偏振光束，由中性密度濾波片后經(jīng)第一反射鏡反射成完全相干光束到第二分光鏡處；

(3)將第一分光鏡反射的完全相干準(zhǔn)直線偏振光束，由中性密度濾波片后經(jīng)第二反射鏡反射到某一散射物體，產(chǎn)生具有一定散射函數(shù)分布的散射光束；

(4)將產(chǎn)生的散射光束與完全相干光束經(jīng)第二分光鏡共軸疊加，產(chǎn)生的疊加光束源由探測(cè)傳感器接收，將探測(cè)傳感器記錄的數(shù)據(jù)傳送至微型計(jì)算機(jī)程序處理后得到散射函數(shù)的實(shí)部和虛部信息。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測(cè)量散射物體散射函數(shù)實(shí)部和虛部的方法，其特征在于，所述微型計(jì)算機(jī)處理步驟為：

(1)所述微型計(jì)算機(jī)根據(jù)所述探測(cè)傳感器記錄的光強(qiáng)矩陣I(r)，將所述探測(cè)傳感器上接收到疊加光束源的光場(chǎng)和光強(qiáng)信息分別表示為兩疊加的光源電場(chǎng)的矢量和以及光強(qiáng)信息的疊加，根據(jù)公式

G(2)(r1,r2)=<I(r1)I(r2)>=<Eα*(r1)Eα(r1)Eα*(r2)Eα(r2)>=<[Elα*(r1)+Epα*(r1)][Elα(r1)+Epα(r1)][Elα*(r2)+Epα*(r2)][Elα(r2)+Epα(r2)]>=(<Il(r1)>+<Ip(r1)>)(<Il(r2)>+<Ip(r2)>)+2Re[Γl(r1,r2)Γp(r1,r2)]+|Γp(r1,r2)|2]]>

其中G⁽²⁾(r₁,r₂)為四階關(guān)聯(lián)函數(shù)，<>函數(shù)的平均值，E_α(r)，I_α(r)分別為電場(chǎng)和光強(qiáng)，下標(biāo)“l(fā)，p”分別代表相干光束和部分相干光束，r₁≡(x₁,y₁)和r₂≡(x₂,y₂)分別為所述探測(cè)傳感器平面上任意兩點(diǎn)坐標(biāo)；I(r₁)和I(r₂)為這兩點(diǎn)的光強(qiáng)值，Γ_l(r₁,r₂)和Γ_p(r₁,r₂)分別為相干光束和散射光束在這兩點(diǎn)的散射函數(shù)，“Re”表示復(fù)數(shù)的實(shí)部測(cè)量出散射函數(shù)實(shí)部的二維分布：

Re[Γp(r1,r2)]=G(2)(r1,r2)-(<Il(r1)>+<Ip(r1)>)(<Il(r2)>+<Ip(r2)>)-|Γp(r1,r2)|22Re[Γl(r1,r2)];]]>

(2)計(jì)算散射函數(shù)虛部值的模的二維分布圖：

|Im[Γp(r1,r2)]|=|ΓP(r1,r2)|2-Re[Γp(r1,r2)]2,]]>

其中“||”為模符號(hào)，“Im”為復(fù)數(shù)虛部符號(hào)；

(3)將散射函數(shù)實(shí)部的偏導(dǎo)數(shù)值與散射函數(shù)虛部值對(duì)列向量和對(duì)行向量的偏導(dǎo)數(shù)值符號(hào)一一對(duì)應(yīng)，恢復(fù)出散射物體散射函數(shù)的虛部信息的二維分布，確定散射物體散射函數(shù)的表達(dá)形式：Γ_p(r₁,r₂)＝Re[Γ_p(r₁,r₂)]+iIm[Γ_p(r₁,r₂)]。