[发明专利]基于四分之一波片法的液晶光学移相分布检测系统及方法

权利要求书

1.一种基于四分之一波片法的液晶光学移相分布检测方法，其特征在于，该基于四分之一波片法的液晶光学移相分布检测方法包括：

步骤一，将线偏振激光器、待测样品、1/4波片、显微物镜、中空步进电机旋转台的检偏器、电荷耦合元件架设在共轴光路中；

步骤二，将线偏振激光的偏振方向、检偏器的方向相互垂直，其中检偏器检偏方向标定为系统角度的0度位置；

步骤三，将1/4波片光轴方向调整在0度或90度，将待测样品的光轴的方向设置在45度或者135度，待测样品与线偏振激光器、1/4波片、检偏器构成了基本的1/4波片法，激光器发出的线偏振光穿过相控阵样品时分解为有一定相位差的寻常光和非寻常光，再经过1/4波片法时转化为一定偏振方向的偏振光，偏振方向的变化角度为相位延迟的1/2，再旋转检偏器再次消光对该线偏振光的偏振方向变化大小进行判定，从而得到相位延迟量；

步骤四，调整显微物镜和待测样品的距离，通过电荷耦合元件的图像，调整成像最为清晰；

步骤五，通过计算机控制中心控制步进旋转台带动检偏器旋转180度，检偏器每转动一度的同时，电荷耦合元件获取按照相同步进角度获取N帧灰度数据I_i(x,y)，其中i＝(1,2,3，，，N)为检偏器的旋转角度，(x,y)为样品上的点坐标，从而获取了待测样品上每一个点位置对应的N个灰度数据；

步骤六，在通过电荷耦合元件获取每一帧数据I_i(x,y)的同时，计算机控制中心进行数据处理。

2.如权利要求1所述的基于四分之一波片法的液晶光学移相分布检测方法，其特征在于，在步骤一中，让激光依次通过各个器件的中心，同时将中空步进电机旋转台、电荷耦合元件通过数据线连接到计算机控制中心。

3.如权利要求1所述的基于四分之一波片法的液晶光学移相分布检测方法，其特征在于，在步骤五中，其中下标i＝1,2,3…，N，(x,y)是电荷耦合元件灰度数据的空间像素标记，对应的检偏器的角度为θi数据采集个数N与最终的精度有关，N越大检测的精度越高，同时受到电荷耦合元件帧率的影响，N越大造成检测速度的降低，N设定为50～200。

4.如权利要求1所述的基于四分之一波片法的液晶光学移相分布检测方法，其特征在于，在通过电荷耦合元件获取每一帧数据I_i(x,y)的同时，计算机控制中心进行数据处理方法为：

根据余弦函数的傅立叶级数关系，时域延时量与角频率的乘积等于频域相延，所测器件在(x,y)位置的相位其中:φX=arctan[Im[X]Re[X]];]]>通过计算机控制中心的计算，完成单个视场内部的所有像素位置的移相信息，傅立叶算法实现方法如下实现曲线中最小值的获取：

曲线的角频率ω₀为定值，由检偏器旋转的总角度决定，假定中间变量复数矩阵X(x,y)，并利用加权求和的方式计算样品上每一点(x,y)的灰度数据复变转换其中ω₀＝2，θ_i以弧度为单位，从而由欧拉公式得到该曲线在ω₀＝2时的实部与虚部每获取一帧数据时分别对样品上每一点位置的曲线进行处理，计算曲线实际频率ω₀的实部与虚部；

数据获取完毕，得到样品上每一点位置的实部与虚部，根据余弦函数的傅立叶级数关系，时域延时量与角频率的乘积等于频域相延，而且正弦曲线初相位与最小值总相差π，所测器件在(x,y)位置的相位其中:通过控制中心的计算，完成单个视场内部的所有像素位置的移相信息。

5.一种基于四分之一波片法的液晶光学移相分布检测系统，其特征在于，该基于四分之一波片法的液晶光学移相分布检测系统包括：激光器、显微物镜、1/4波片、检偏器、步进电机、电荷耦合元件、计算机控制中心；

用于发出线偏振激光的激光器连接待测样品，待测样品连接用于发达激光的显微物镜，显微物镜连接用于获取数据的1/4波片，1/4波片连接检偏器与步进电机，检偏器与步进电机连接电荷耦合元件，检偏器与步进电机和电荷耦合元件连接计算机控制中心；

激光器产生线偏振激光作为实验中未发生相位延迟的初始激光，显微物镜对样品进行高分辨率扫描，1/4波片将有相位差的寻常光与非寻常光转变为有一定偏振方向的偏振光，偏振方向改变角度大小等于1/2相位延迟量，步进电机带动检偏器精密步进获得该偏振光穿过检偏器在不同角度时的光强变化情况，电荷耦合元件对光强进行采集得到实验数据送到计算机控制中心进行数据处理。