[发明专利]一种近红外偏振光谱测试装置及方法

权利要求书

1.一种近红外偏振光谱测试装置，其特征在于，包括沿光路方向依次放置的准直物镜、高速偏振调制组件、汇聚物镜和红外扫描单色仪，所述高速偏振调制组件和红外扫描单色仪连接控制和数据处理系统，所述高速偏振调制组件包括沿光轴依次设置的第一液晶调制相位延迟片、第二液晶调制相位延迟片和近红外线偏振片，红外扫描单色仪包括沿光轴依次设置的入射狭缝、偏振分束镜、宽谱段四分之一波片、反射式准直物镜、平面全息光栅、旋转步进电机、反射式汇聚物镜、反射狭缝和单点探测器；

由光纤导入的待测光束首先经过准直物镜形成平行光束，经过第一液晶调制相位延迟片、第二液晶调制相位延迟片和近红外线偏振片后，被汇聚物镜汇聚后进入红外扫描单色仪中的入射狭缝，滤除杂散光，随后发散光束依次经过偏振分束镜、宽谱段四分之一波片、反射式准直物镜、平面全息光栅和反射式汇聚物镜，汇聚到反射狭缝上，被反射狭缝反射后，依次通过反射式汇聚物镜、平面全息光栅、反射式准直物镜、宽谱段四分之一波片和偏振分束镜，进入单点探测器；

所述第一液晶调制相位延迟片和第二液晶调制相位延迟片通过改变所施加的电压或者电流大小，实现在探测的近红外波段内相位从0～π的调节；

所述高速偏振调制组件中第一液晶调制相位延迟片的快轴方向与参考方向x夹角为0°，第二液晶调制相位延迟片的快轴方向与参考方向x夹角为45°，近红外线偏振片的通光轴方向与参考方向x夹角为0°。

2.一种近红外偏振光谱测试方法，采用如权利要求1所述的近红外偏振光谱测试装置，其特征在于，包括：

步骤一：由光纤导入的待测光束首先经过准直物镜形成平行光束，入射高速偏振调制组件；

步骤二：平行光束进入高速偏振调制组件后，依次经过第一液晶调制相位延迟片、第二液晶调制相位延迟片和近红外线偏振片；第一液晶调制相位延迟片、第二液晶调制相位延迟片在控制和数据处理系统的作用下，其相位延迟量依次产生(0，0)、(0，π)、(0，π/2)和(π/2，π/2)；

步骤三：高速偏振调制组件出射光束经过汇聚物镜汇聚后进入红外扫描单色仪，经过入射狭缝、偏振分束镜、宽谱段四分之一波片、反射式准直物镜、平面全息光栅和反射式汇聚物镜，汇聚到反射狭缝上，被反射狭缝反射后，依次通过反射式汇聚物镜、平面全息光栅、反射式准直物镜、宽谱段四分之一波片和偏振分束镜，进入单点探测器，得到波长λ₀下四个偏振光强数值I₁(λ₀)，I₂(λ₀)，I₃(λ₀)和I₄(λ₀)，分别对应第一液晶调制相位延迟片、第二液晶调制相位延迟片的相位延迟量组合为(0，0)、(0，π)、(0，π/2)和(π/2，π/2)；

步骤四：控制和数据处理系统控制红外扫描单色仪中的旋转步进电机，控制平面全息光栅精密步进旋转，单点探测器依次获取不同波长对应的四个偏振光强数值I₁(λ)，I₂(λ)，I₃(λ)和I₄(λ))，分别对应第一液晶调制相位延迟片、第二液晶调制相位延迟片的相位延迟量组合为(0，0)、(0，π)、(0，π/2)、(π/2，π/2)，由获取的四组偏振光强数值，依照式(1)计算出测试光束的偏振光谱信息S₀(λ)，S₁(λ)，S₂(λ)和S₃(λ)：