[發(fā)明專利]一種基于矢量光場調(diào)制與圖像處理的光波偏振態(tài)檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010033630.4
• 申請日: 2020-01-13
• 公開（公告）號: CN111256827B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發(fā)明（設計）人: 雷兵;高超;劉建倉;雷雨
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G01J4/00
• 分類號: G01J4/00
• 代理公司: 國防科技大學專利服務中心 43202
• 代理人: 王文惠

1.一種基于矢量光場調(diào)制與圖像處理的光波偏振態(tài)檢測方法，其特征在于，從左至右依次并排設置待測光源、四分之一波片、零級渦旋半波片、檢偏器、相機和計算機，待測光源發(fā)出偏振態(tài)未知的光波經(jīng)四分之一波片后入射至零級渦旋半波片，零級渦旋半波片將入射光轉(zhuǎn)化為矢量偏振光場，此矢量偏振光場經(jīng)檢偏器檢偏后形成亮暗呈楔形分布的圖像并被相機采集，相機的輸出端連接計算機，計算機對相機采集的光強圖像進行處理，具體包括如下步驟：

第一步，實時監(jiān)測光強圖像亮區(qū)方位角；

第二步，調(diào)整四分之一波片的角度，使得圖像亮區(qū)方位角為45°或135°或兩者附近，記錄當前四分之一波片的角度θ₁；

第三步，采集光強圖像I₁并計算四分之一波片之后光波P、S分量的振幅比；

3.1采集并處理光強圖像I₁，得到光強圖像I₁的亮區(qū)方位角與亮暗區(qū)域?qū)Ρ榷菴₁，對比度C₁的定義為：

3.2計算四分之一波片之后光波P、S分量的振幅比；

利用圖像處理得到的亮區(qū)方位角與亮暗區(qū)域?qū)Ρ榷菴₁計算四分之一波片之后光波P分量和S分量的振幅比τ₁：

第四步，調(diào)整四分之一波片的角度，使得圖像亮區(qū)方位角為0°或90°或兩者附近，記錄當前四分之一波片的角度θ₂；

第五步，采集光強I₂并計算四分之一波片之后光波P、S分量的相位差；

5.1采集并處理光強圖像I₂得到光強圖像I₂亮區(qū)方位角與亮暗區(qū)域?qū)Ρ榷菴₂；

5.2計算四分之一波片之后光波P、S分量的相位差；

利用圖像處理得到的亮區(qū)方位角與亮暗區(qū)域?qū)Ρ榷菴₂，計算四分之一波片之后光波P分量和S分量的相位差δ₂：

第六步，計算待測光波的偏振參數(shù)，得到光波的偏振態(tài)

待測光波的P、S分量的振幅比為τ，相位差為δ，則(τ,δ)與測量中得到的參量(θ₁,τ₁)和(θ₂,δ₂)關系確定為：

其中，(式4)中|()|表示求括號內(nèi)復數(shù)的模；(式5)中arg()表示求括號內(nèi)復數(shù)的輻角；i表示虛數(shù)單位；利用(式4)、(式5)與測量中得到的參量(θ₁,τ₁)和(θ₂,δ₂)計算出待測光波P、S分量的振幅比τ與相位差δ，進而得到待測光波的偏振態(tài)。