[发明专利]一种测量散射物体散射函数实部和虚部的装置和方法

权利要求书

1.一种测量散射物体散射函数实部和虚部的装置，其特征在于：包括激光器、对所述激光器发出的激光光束进行扩束的扩束器、将扩束后的所述激光光束分成相垂直的透射光束与反射光束的第一分光镜、分别将所述透射光束与所述反射光束反射90°的第一反射镜与第二反射镜、以及将反射后的所述透射光束与所述反射光束共轴叠加的第二分光镜、将叠加后的光束的光强信息转换为图片信息的探测传感器，以及与所述探测传感器通信连接的微型计算机，散射物体置于所述第一反射镜与第二分光镜之间或置于所述第二反射镜与第二分光镜之间。

2.根据权利要求1所述的测量散射物体散射函数实部和虚部的装置，其特征在于：所述第一分光镜与所述第一反射镜和第二反射镜之间均设有中性密度滤波片。

3.根据权利要求2所述的测量散射物体散射函数实部和虚部的装置，其特征在于：所述激光器为线偏振单纵模He-Ne气体激光器。

4.根据权利要求3所述的测量散射物体散射函数实部和虚部的装置，其特征在于：所述第一分光镜与第二分光镜的分光比均为50：50。

5.一种测量散射物体散射函数实部和虚部的方法，其特征在于，包括步骤：

(1)将线偏振He-Ne激光器产生的准直的线偏振激光束光束经扩束镜扩束，由第一分光镜均匀分为透射光束和反射光束；

(2)将第一分光镜透射的完全相干准直线偏振光束，由中性密度滤波片后经第一反射镜反射成完全相干光束到第二分光镜处；

(3)将第一分光镜反射的完全相干准直线偏振光束，由中性密度滤波片后经第二反射镜反射到某一散射物体，产生具有一定散射函数分布的散射光束；

(4)将产生的散射光束与完全相干光束经第二分光镜共轴叠加，产生的叠加光束源由探测传感器接收，将探测传感器记录的数据传送至微型计算机程序处理后得到散射函数的实部和虚部信息。

6.根据权利要求5所述的测量散射物体散射函数实部和虚部的方法，其特征在于，所述微型计算机处理步骤为：

(1)所述微型计算机根据所述探测传感器记录的光强矩阵I(r)，将所述探测传感器上接收到叠加光束源的光场和光强信息分别表示为两叠加的光源电场的矢量和以及光强信息的叠加，根据公式

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)为四阶关联函数，<>函数的平均值，E_α(r)，I_α(r)分别为电场和光强，下标“l，p”分别代表相干光束和部分相干光束，r₁≡(x₁,y₁)和r₂≡(x₂,y₂)分别为所述探测传感器平面上任意两点坐标；I(r₁)和I(r₂)为这两点的光强值，Γ_l(r₁,r₂)和Γ_p(r₁,r₂)分别为相干光束和散射光束在这两点的散射函数，“Re”表示复数的实部测量出散射函数实部的二维分布：

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

(2)计算散射函数虚部值的模的二维分布图：

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

其中“||”为模符号，“Im”为复数虚部符号；

(3)将散射函数实部的偏导数值与散射函数虚部值对列向量和对行向量的偏导数值符号一一对应，恢复出散射物体散射函数的虚部信息的二维分布，确定散射物体散射函数的表达形式：Γ_p(r₁,r₂)＝Re[Γ_p(r₁,r₂)]+iIm[Γ_p(r₁,r₂)]。