[发明专利]一种Stokes-Mueller光谱成像系统和检测方法

说明书

本发明公开了一种Stokes‑Mueller光谱成像系统，本发明在光源、光谱仪、探测器处增加了三组滤光片，使系统不仅能够实现Stokes‑Mueller光谱成像，还能够在不同配置下实现荧光成像、荧光光谱、拉曼光谱的采集，拓展了系统的功能；本发明对待测样品区域进行两次分割，再通过旋转波片法偏振检测技术和图形拼接技术，可以获得同时满足高空间分辨率和高光谱分辨率的Stokes‑Mueller偏振信息，还大幅度增加了系统的物方视场，有助于检测更大面积的样品，使系统的测量结果更加全面细致、信息丰富。

技术领域

本发明属于光学测量的技术领域，具体涉及一种Stokes-Mueller光谱成像系统和检测方法。

背景技术

偏振光谱成像技术可以利用一台仪器同时获得样品的二维空间强度信息、光谱信息、Stokes-Mueller偏振信息，测量结果数据量丰富，有利于从多个维度对样品进行分析和描述，可广泛应用于材料分析、生物医学研究、临床诊断等领域。然而，现有的偏振光谱成像系统还不能同时满足高空间分辨率和高光谱分辨率，即只能得到某个波长的Stokes像或Mueller像；或只能得到空间某个样品点处的Stokes光谱或Mueller光谱。

专利CN202614380U发明了一种静态光谱偏振成像仪，该方案采用液晶可调滤光片作为光谱测量器件，每次只能测量一个波长的数据，且光谱分辨率低。专利CN109253801A发明了一种近红外偏振光谱测试装置及方法，该方案采用光栅光谱仪做高光谱分辨率的采集，但是空间分辨率不足。专利CN105181141B发明了一种外差式偏振干涉光谱成像方法及光谱仪，该方案将偏振和光谱信息编码到探测器的每一个像素上，由于存在着复用，必然无法同时满足高空间分辨率和高光谱分辨率。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种Stokes-Mueller光谱成像系统和检测方法，能够在一台仪器中同时获取具有高空间分辨率和高光谱分辨率的Stokes-Mueller偏振数据，还能够实现荧光成像、荧光光谱、拉曼光谱的采集。

实现本发明的技术方案如下：

一种Stokes-Mueller光谱成像系统，包括：

光源、用于将来自光源的光束起偏为不同偏振态的偏振态产生器、用于将来自偏振态产生器的偏振光束照射到待测样品的聚光镜、用于承载待测样品的样品台、用于接收来自样品的成像光束的物镜、用于对经过物镜的成像光束进行检偏的偏振态分析器、用于对检偏后的光束进行分束的分束镜、用于对分束光束做光谱分析的光谱仪、用于对分束光束成像的探测器、用于控制以上器件并对来自光谱仪和探测器的数据做处理的计算机；

所述偏振态产生器包括线偏振片P1以及在垂直于光轴的平面内绕光轴旋转的消色差波片R1；

所述偏振态分析器包括在垂直于光轴的平面内绕光轴旋转的消色差波片R2以及线偏振片P2；

所述光源产生的光束满足：光谱范围介于P1、P2、R1、R2的工作波长范围的交集之内，或波长与待测样品的荧光或拉曼的激发波长一致；

所述系统还包括滤光片F2；所述滤光片F2能滤除的光束的波长与待测样品的荧光或拉曼的激发波长一致；

所述系统还包括滤光片F3；所述滤光片F3能滤除的光束的波长与待测样品的荧光的激发波长一致；

由分束镜所分的两束光，一束光通过滤光片F2后进入光谱仪，另一束光通过滤光片F3后进入探测器。

进一步地，所述光源包括宽带光源、滤光片F1；

滤光片F1为带通滤光片，能通过滤光片F1的光束需满足下列条件之一：

a1)光谱范围在偏振片P1、P2和消色差波片R1、R2的工作波长范围的交集之内；

a2)波长与待测样品的荧光或拉曼的激发波长一致。