[发明专利]一种利用DMD进行实时斯托克斯偏振测量的方法及装置

说明书

本发明提供了一种利用DMD进行实时斯托克斯偏振测量的方法及装置。该方法基于利用DMD进行实时斯托克斯偏振测量的方法所采用的装置实现；该装置包括二分之一波片、q板、加载有数字光栅的DMD、第一透镜、滤波器、第二透镜、第一线性偏振片、第二线性偏振片、第二四分之一波片、第三线性偏振片、第三透镜以及CCD；线偏振高斯光通过二分之一波片和q板转化为CV光，通过DMD分成四个相同部分，四束光分别用于测量所需的总光强、H方向光强、D方向光强和R方向光强。本发明的上述技术，能够解决动态SOP的实时重建问题，通过将动态SOP投影到DMD上，实现了实时斯托克斯偏振测量。

技术领域

本发明的实施方式涉及光学测量领域，更具体地，本发明的实施方式涉及一种利用DMD进行实时斯托克斯偏振测量的方法及装置。

背景技术

偏振作为光的一个显著特征，体现了光的波动特性。早在17世纪晚期人们就发现这一现象，但直到1803年杨的开创性工作之后，人们才发现它与电场的横向振动有关。19世纪许多最伟大的思想家，包括马卢斯、布鲁斯特、阿拉戈和菲涅耳，对偏振的理解做出了巨大贡献，但斯托克斯为偏振的表征奠定了基础，其贡献在于引入四个通过强度测量确定的量来描述偏振的任意状态，这四个通过强度测量确定的量被称为斯托克斯(Stokes)参数。

从本质上讲，利用偏振滤波器(如光学缓速器和偏振滤波器)将未知场投影到一组任意无偏基中，所测得的到达光电探测器的光强包含每个基的光强百分比信息，这些信息由Stokes参数捕获，偏振状态(SOP)可以根据这些参数重建。

在传统技术中，所需的强度是逐个测量的，并且所有的强度大多在同一束上执行，所以通常是逐个记录每个强度，因此，其应用只能限于静态SOP的光束，这是现有斯托克斯偏振测量技术的一个主要缺点。

然而，在许多应用场景中往往需要SOP的实时重建，例如需要实时跟踪动态变化的光场的偏振的场景。2010年《Optics Express》第18卷第10期发表的《Real-timemeasurement of space-variant polarizations》中提出了利用方解石将输入光束进行分束，现实实时测量，其缺点是由于传播距离不相等造成的能量分布不平衡，以及光束大小不匹配等问题。因此，实现稳定可靠的动态SOP测量是斯托克斯偏振测量亟须解决的问题。

发明内容

在本上下文中，本发明的实施方式期望提供一种利用DMD进行实时斯托克斯偏振测量的方法及装置，以至少解决现有斯托克斯偏振测量技术无法实现稳定可靠的动态SOP测量的问题。

在本发明实施方式的第一方面中，提供了一种利用DMD进行实时斯托克斯偏振测量的方法，该方法基于利用DMD进行实时斯托克斯偏振测量的方法所采用的装置实现；所述利用DMD进行实时斯托克斯偏振测量的方法所采用的装置包括二分之一波片、q板、加载有数字光栅的DMD(数字微镜装置)、第一透镜、滤波器、第二透镜、第一线性偏振片、第二线性偏振片、第二四分之一波片、第三线性偏振片、第三透镜以及CCD；其中，第一线性偏振片的角度为0⁰，第二线性偏振片的角度为45⁰，第三线性偏振片的角度为90⁰，第二四分之一波片的角度为45⁰；所述利用DMD进行实时斯托克斯偏振测量的方法包括：将线偏振高斯光通过二分之一波片和q板转化为CV光，令该束CV光首先通过所述加载有数字光栅的DMD，以将所述CV光分成四个相同的部分，生成的四束光依次经过所述第一透镜、所述滤波器和所述第二透镜，其中，所述第一透镜和第二透镜用于对所述四束光进行准直，所述滤波器用于对所述四束光进行空间滤波，所述四束光经所述第一透镜、所述滤波器和所述第二透镜后沿平行路径传播，该四束光分别用于测量所需的总光强、H方向光强、D方向光强和R方向光强；在上述沿平行路径传播的所述四束光中，第一路通过所述第一线性偏振片获得H方向光强，第三路通过所述第二线性偏振片获得D方向光强，第二路通过所述第二四分之一波片和所述第三线性偏振片获得R方向光强，而第四路则用来获得总光强，所述四束光通过所述第三透镜会聚到所述CCD上进行同时测量。