[发明专利]一种快照式穆勒矩阵椭偏仪器件的方位角误差校准方法

说明书

本发明属于精密光学仪器的系统参数校准相关技术领域，其公开了一种快照式穆勒矩阵椭偏仪器件的方位角误差校准方法，所述方法首先建立包含器件方位角误差的系统模型，然后对模型进行合理约减，通过标准样品获得足够的线性无关的方程组以求解器件方位角误差，并将求解结果拟合为不随波长变动的定值作为最终校准结果，此外，将校准结果代入至系统模型中可以进一步校准待测样品穆勒矩阵。本发明公开的方法能够准确地校准快照式穆勒矩阵椭偏仪各个器件的方位角误差，能够同时适用于透射式与反射式测量配置；同时，所述方法校准出方位角误差后，可以代入至包含方位角误差的系统模型，能够有效提升穆勒矩阵的测量精度。

技术领域

本发明属于精密光学器件的系统参数校准相关技术领域，更具体地，涉及一种快照式穆勒矩阵椭偏仪器件的方位角误差校准方法。

背景技术

穆勒矩阵椭偏仪可以实现待测样品穆勒矩阵的测量，穆勒矩阵可以表征样品的偏振响应特性，在样品光学特性与物理特性表征、偏振成像、遥感等领域具有广泛应用。传统商用椭偏仪采用基于时间调制的方法求解穆勒矩阵，其测量时间通常为数秒，在偏振成像等需要快速测量穆勒矩阵的领域面临时间过长的困境。Kazuhiko Oka等在文章“Spectroscopic polarimetry with a channeled spectrum”中提出的基于波长调制的通道式斯托克斯偏振仪，单次测量即可获得待测光束偏振态，而后Matthieu Dubreuil等在文章“Snapshot Mueller matrix polarimeter by wavelength polarization coding”中将其发展为快照式穆勒矩阵椭偏仪，能够快速获得待测样品的穆勒矩阵。

快照式穆勒矩阵椭偏仪的仪器组成如图2所示，通常由光源201、起偏器202、四片具有一定厚度比的相位延迟器203～206、检偏器207、探测器208等部分组成。为了实现对待测样品的调制，通常要求上述器件按照一定方位角放置。在透射式测量系统中，若以起偏器方位角为参考，其余各个器件相对于参考位置的方位角误差通常设置为：第1片至第4片相位延迟器的方位角为45°、0°、0°、45°，检偏器方位角为0°或90°；若考虑快照式穆勒矩阵椭偏仪的反射式模型，则需要以入射面作为参考，记入射面内方位角为0°，则需要设置起偏器方位角为0°，第1片至第4片相位延迟器的方位角为45°、0、0°、45°，检偏器方位角为0°或90°。

但是在实际测量过程中，各个器件无法完美地安装至设计位置，总是存在一定的安装方位角误差。在仿真过程中发现，当各个器件存在方位角误差时，即使较小的方位角误差也会对待测样品的穆勒矩阵测量结果产生较大影响。Matthieu Dubreuil等在文章“Systematic errors specific to a snapshot Mueller matrix polarimeter”中初步评估了相位延迟器方位角误差对穆勒矩阵测量结果的影响，但是由于方位角误差模型太过繁琐而未给出校准方法。Tingkui Mu等在文章“Alignment and retardance errors,andcompensation of achanneled spectropolarimeter”中给出了针对通道式偏振仪的校准方法，且效果较好，但是该方法仅考虑了相位延迟器的方位角误差，较为繁琐，而且是适用于通道式斯托克斯偏振仪的校准方法，难以用于快照式穆勒矩阵椭偏仪的器件方位角误差校准。因此有必要对快照式穆勒矩阵椭偏仪器件方位角进行校准。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种快照式穆勒矩阵椭偏仪器件的方位角误差校准方法，所述方法能够实现快照式穆勒矩阵椭偏仪器件方位角的准确校准，将校准结果代入至包含方位角误差的系统模型中可以有效降低因仪器方位角误差引起的穆勒矩阵测量误差。

为实现上述目的，本发明提供了一种快照式穆勒矩阵椭偏仪器件的方位角误差校准方法，所述方法包括以下步骤：

步骤S1，建立包含器件方位角误差的快照式穆勒矩阵椭偏仪的系统模型；

步骤S2，根据器件方位角误差的特点对系统模型进行约减；