[發明專利]穆勒矩陣測量裝置及其測量方法

有效

• 申請號: 202110605491.2
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113281256B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 羅敬
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01;G01N21/21
• 代理公司: 長春中科長光知識產權代理事務所(普通合伙) 22218
• 代理人: 高一明;郭婷

1.一種穆勒矩陣的測量裝置，包括起偏光路和檢偏光路，其特征在于，還包括位于所述起偏光路光束出射方向的傳遞光路；

所述傳遞光路包括依次沿光路方向設置的分光組件(1)、第一透鏡組(2)、位于所述第一透鏡組(2)焦點處的小孔光闌(3)、位于待測光學系統(13)的光束出射端的平面反射鏡(4)；

所述待測光學系統(13)放置于所述小孔光闌(3)和所述平面反射鏡(4)之間，所述待測光學系統(13)的焦點與所述第一透鏡組(2)的焦點重合；

所述起偏光路包括依次沿光路方向設置的光源(5)、第二透鏡組(6)、起偏器(7)、第一相位補償器(8)；所述光源(5)發出光強、偏振態、波長穩定的光束，經所述第二透鏡組(6)準直后，經所述起偏器(7)變為線偏振光束，所述線偏振光束進入所述第一相位補償器(8)被調制后，入射至所述傳遞光路；

所述檢偏光路包括依次沿光路方向設置的第二相位補償器(9)、檢偏器(10)、第三透鏡組(11)、接收光強信號的光電探測器(12)；經所述平面反射鏡(4)反射沿原光路返回的光束，經所述分光組件(1)反射折轉進入所述第二相位補償器(9)，其偏振態被調制后，進入所述檢偏器(10)，經所述第三透鏡組(11)匯聚至所述光電探測器(12)進行光強探測；

所述起偏光路發出偏振態被調制的光束，經過所述分光組件(1)分光，透射光束經第一透鏡組(2)匯聚于所述待測光學系統(13)的焦點處，再經所述小孔光闌(3)入射至所述待測光學系統(13)，變為平行光束后經所述平面反射鏡(4)自準直反射，并沿原光路返回，依次通過所述小孔光闌(3)和所述第一透鏡組(2)后，經所述分光組件(1)反射進入所述檢偏光路，通過計算獲得所述待測光學系統(13)的穆勒矩陣。

2.根據權利要求1所述的穆勒矩陣的測量裝置，其特征在于，平面反射鏡(4)的口徑大于待測光學系統(13)的有效通光口徑。

3.根據權利要求1所述的穆勒矩陣的測量裝置，其特征在于，所述小孔光闌(3)的通光口徑大于待測光學系統(13)的艾利斑直徑其中R、f和D分別為待測光學系統(13)的艾利斑直徑、有效焦距和有效通光口徑，λ為有效光譜范圍內的最大波長。

4.根據權利要求1所述的穆勒矩陣的測量裝置，其特征在于，所述分光組件(1)包括分光面相互正交放置的第一分光棱鏡(101)和第二分光棱鏡(102)；

經所述平面反射鏡(4)反射沿原光路返回的光束經所述第一分光棱鏡(101)反射折轉至所述第二分光棱鏡(102)，再經所述第二分光棱鏡(102)的反射折轉進入所述檢偏光路。

5.根據權利要求1所述的穆勒矩陣的測量裝置，其特征在于，所述第一透鏡組(2)經消偏振處理，以降低所述第一透鏡組(2)對光束偏振態的改變。

6.一種穆勒矩陣測量的方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、起偏光路發出的偏振光束進入傳遞光路；所述偏振光束經過所述傳遞光路的分光組件(1)后被分光，其中透射光束依次經第一透鏡組(2)、小孔光闌(3)、待測光學系統(13)、平面反射鏡(4)，經平面反射鏡(4)自準直反射后再沿原光路返回，進入檢偏光路，其偏振態被解調，最后被光電探測器接收；

S2、旋轉所述起偏光路中第一相位補償器(8)和所述檢偏光路中第二相位補償器(9)，使第一相位補償器(8)和第二相位補償器(9)保持固定的轉速比；

S3、重復步驟S2，使用光電探測器(12)進行數據采集，獲取頻率在0倍到2×(u+v)倍范圍內的光強信號，重復次數不少于16次，計算獲得經待測光學系統(13)在自準直光路中的穆勒矩陣M；

S4、根據經待測光學系統(13)在自準直光路中的穆勒矩陣M，計算獲得待測光學系統(13)的穆勒矩陣M₀。