[發(fā)明專利]基于光學(xué)時(shí)間拉伸的斯托克斯矢量測(cè)量系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110480582.8
• 申請(qǐng)日: 2021-04-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113237551B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮元華;黃劍文;江秀美;李淑君;周驥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 暨南大學(xué)
• 主分類號(hào): G01J4/04
• 分類號(hào): G01J4/04
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于光學(xué)時(shí)間拉伸的斯托克斯矢量測(cè)量系統(tǒng)及方法，系統(tǒng)包括沿光路依次連接激光器、時(shí)間拉伸模塊、第一準(zhǔn)直透鏡、起偏器、光強(qiáng)調(diào)制模塊、第二準(zhǔn)直透鏡以及數(shù)據(jù)處理模塊；所述激光器用于產(chǎn)生寬帶脈沖激光；所述時(shí)間拉伸模塊用于將寬帶脈沖激光在時(shí)間上拉伸為頻率啁啾光，不同波長(zhǎng)的光被映射到不同的時(shí)刻；所述起偏器為偏振片，用于生成特定的偏振態(tài)；所述光強(qiáng)調(diào)制模塊用于將斯托克斯矢量的各個(gè)分量編碼調(diào)制到光譜上；所述數(shù)據(jù)處理模塊用于對(duì)將經(jīng)過(guò)調(diào)制的光譜信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信息，然后對(duì)轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)進(jìn)行ADC轉(zhuǎn)換。本發(fā)明系統(tǒng)一次測(cè)量就能獲得全部斯托克斯矢量，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于斯托克斯矢量測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于光學(xué)時(shí)間拉伸的斯托克斯矢量測(cè)量系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

斯托克斯矢量S采用四個(gè)參量描述光的偏振態(tài)，斯托克斯矢量S的四個(gè)參量都是用光強(qiáng)的量來(lái)的定義，測(cè)量待測(cè)光通過(guò)至少四種不同偏振特性通道后的光強(qiáng)值，才能得到斯托克斯矢量?，F(xiàn)有斯托克斯矢量測(cè)量可以分為分時(shí)法測(cè)量和同時(shí)法測(cè)量?jī)煞N方式。

曲阜師范大學(xué)的馮偉偉等人設(shè)計(jì)的智能化光束偏振態(tài)測(cè)量系統(tǒng)是一個(gè)分時(shí)法斯托克斯矢量測(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)在不同時(shí)間獲得不同偏振特性下的光強(qiáng)值，該方法無(wú)法快速直接輸出斯托克斯矢量，不適用于移動(dòng)目標(biāo)的探測(cè)，且其測(cè)量速度較慢。同時(shí)法測(cè)量一次可以獲得多個(gè)偏振特性下的光強(qiáng)值，測(cè)量的速度比分時(shí)法快，分時(shí)法中的分振幅法由Garlick最早提出，隨后Amamm等人用于全斯托克斯矢量測(cè)量，但分振幅型斯托克斯矢量測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜難以調(diào)制；分焦平面型偏振探測(cè)系統(tǒng)是新型成像結(jié)構(gòu)，但其有制造難度大且會(huì)損失空間分辨率等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有同時(shí)法測(cè)量復(fù)雜和分時(shí)法測(cè)量速度慢的缺點(diǎn)與不足，提供一種基于光學(xué)時(shí)間拉伸的斯托克斯矢量測(cè)量系統(tǒng)及方法，一次測(cè)量就能獲得全部斯托克斯矢量，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

基于光學(xué)時(shí)間拉伸的斯托克斯矢量測(cè)量系統(tǒng)，包括沿光路依次連接激光器、時(shí)間拉伸模塊、第一準(zhǔn)直透鏡、起偏器、光強(qiáng)調(diào)制模塊、第二準(zhǔn)直透鏡以及數(shù)據(jù)處理模塊；

所述光強(qiáng)調(diào)制模塊與第二準(zhǔn)直透鏡和數(shù)據(jù)處理模塊處在同一光軸上；

所述寬帶脈沖光源用于產(chǎn)生寬帶脈沖激光；

所述時(shí)間拉伸模塊用于將寬帶脈沖激光在時(shí)間上拉伸為頻率啁啾光，不同波長(zhǎng)的光被映射到不同的時(shí)刻；

所述起偏器為偏振片，用于生成特定的偏振態(tài)；

所述光強(qiáng)調(diào)制模塊用于將斯托克斯矢量的各個(gè)分量編碼調(diào)制到光譜上；

所述數(shù)據(jù)處理模塊用于對(duì)將經(jīng)過(guò)調(diào)制的光譜信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信息，然后對(duì)轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)進(jìn)行ADC轉(zhuǎn)換。

進(jìn)一步的，所述激光器具體為一種時(shí)域上窄脈沖，頻域上寬帶的非連續(xù)激光器。

進(jìn)一步的，所述時(shí)間拉伸模塊包括濾波器、色散模塊以及放大器，所述色散模塊用于通過(guò)色散效應(yīng)使寬譜脈沖光在時(shí)間上拉伸，不同波長(zhǎng)的光脈沖被映射到不同的時(shí)刻，實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)到時(shí)間的映射。

進(jìn)一步的，所述光強(qiáng)調(diào)制模塊包括一個(gè)檢偏器以及第一相位延遲器和第二相位延遲器；

所述第一相位延遲器與第二相位延遲器的厚度比以及角度組合有多種，其中角度組合在進(jìn)行設(shè)置時(shí)以快軸角度為θ_A1＝0°的檢偏器為基準(zhǔn)進(jìn)行角度定標(biāo)。

進(jìn)一步的，所述第一延遲器和第二延遲器均由單軸雙折射晶體材料，即石英或方解石構(gòu)成。

進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)處理模塊包括光電探測(cè)器以及實(shí)時(shí)采樣模塊；所述光電探測(cè)器用于將經(jīng)過(guò)調(diào)制的光譜轉(zhuǎn)換為光電流，所述實(shí)時(shí)采樣模塊用于實(shí)時(shí)采集轉(zhuǎn)換后的光電信號(hào)。