[发明专利]多功能Stokes-Mueller成像及光谱探测系统和检测方法

说明书

本发明公开了一种多功能Stokes‑Mueller成像及光谱探测系统和检测方法，包括光源模块、偏振态产生模块、聚光镜模块、样品台模块、物镜模块、偏振态分析模块、探测模块、数据处理模块；光源模块出射的光经过偏振态产生模块的调制后，透过聚光镜模块，照射到样品台模块上的样品，样品透射出的光被物镜模块收集，经过偏振态分析模块的调制后，由探测模块接收并发送给数据处理模块；数据处理模块对所接收数据进行分析处理得到透过样品的光的强度、偏振、光谱、相位特性；本发明能够在一个系统中同时检测光的强度、偏振、光谱、相位特性。

技术领域

本发明属于光学测量的技术领域，具体涉及一种多功能Stokes-Mueller成像及光谱探测系统和检测方法。

背景技术

强度、偏振、光谱、相位是光的四个特性。光与样品相互作用后，光的强度、偏振、光谱、相位可能发生改变，其中蕴含着丰富的样品信息。因此，检测光的强度、偏振、光谱、相位从多个维度对样品进行全面的分析和描述是十分必要和有益的。

现有的偏振系统，无论是简易的偏振光成像系统(如专利CN1341209A使用偏振光对组织成像)，或者是Stokes-Mueller偏振系统(如专利CN109839191A一种偏振成像方法及其装置、偏振成像系统)，由于测量原理的限制，测量得到的Stokes矢量或Mueller矩阵都丢失了绝对相位信息，使测量结果不完整。

现有的偏振光谱系统，如专利CN202614380U一种静态光谱偏振成像仪、专利CN109253801A一种近红外偏振光谱测试装置及方法等，无法同时满足高空间分辨的二维空间强度像获取和高光谱分辨的偏振光谱测量。

现有的偏振系统除无法满足多物理量测量的需求外，功能上也较为单一(如论文DOI:10.1364/OL.41.004336，Scanning Mueller polarimetric microscopy、论文DOI:10.1364/OL.40.000645，100kHz Mueller polarimeter in reflection configuration、论文DOI:10.1038/srep26466，Complete polarization characterization of singleplasmonic nanoparticle enabled by a novel Dark-field Mueller matrixspectroscopy system等)，一个系统的照明方式只能选择明场或暗场，成像方式只能选择透射或反射，导致系统能够测量的样品的种类受到限制。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种多功能Stokes-Mueller成像及光谱探测系统和检测方法，能够在一个系统中同时检测光的强度、偏振、光谱、相位特性，补充了Stokes-Mueller测量时丢失的绝对相位信息，且能同时获得高空间分辨的二维空间强度像和高光谱分辨的偏振光谱，还可在明场/暗场照明和透射/反射成像之间切换，满足不同类型样品的检测需求。

实现本发明的技术方案如下：

一种多功能Stokes-Mueller成像及光谱探测系统，包括光源模块、偏振态产生模块、聚光镜模块、样品台模块、物镜模块、偏振态分析模块、探测模块、数据处理模块；

光源模块出射的光经过偏振态产生模块的调制后，透过聚光镜模块，照射到样品台模块上的样品，样品透射出的光被物镜模块收集，经过偏振态分析模块的调制后，由探测模块接收并发送给数据处理模块；所述探测模块包括光谱仪、探测器、相位传感器和分束镜；

经过偏振态分析模块调制后的成像光束被分束镜分为三路，分别进入光谱仪、探测器和相位传感器，光谱仪对样品进行光谱分析、探测器对样品进行二维成像、相位传感器用于检测光束的绝对相位；

数据处理模块对光谱分析结果、二维成像结果和绝对相位进行分析处理得到透过样品的光的强度、偏振、光谱、相位特性。