[发明专利]粗糙表面物质的穆勒琼斯矩阵估计及偏振噪声分析方法

权利要求书

1.一种粗糙表面物质的穆勒琼斯矩阵估计及偏振噪声分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)测试粗糙表面物质的穆勒矩阵；

(2)计算粗糙表面物质穆勒矩阵对应的相干矩阵的特征值并分析特征值；

(3)计算粗糙表面物质穆勒矩阵的退偏振系数；

(4)计算粗糙表面物质出射光斯托克斯矢量的平均偏振度；

(5)将穆勒矩阵和斯托克斯矢量同时分解，建立分解物理方程，进行穆勒琼斯矩阵的最优化估计，并对偏振噪声进行分析。

2.根据权利要求1所述粗糙表面物质的穆勒琼斯矩阵估计及偏振噪声分析方法，其特征在于，在步骤(1)中，采用穆勒偏振成像仪作为测试系统。

3.根据权利要求1所述粗糙表面物质的穆勒琼斯矩阵估计及偏振噪声分析方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述穆勒矩阵的表达式如下：

S'＝MS(ε,θ)

其中，S'为出射光的斯托克斯矢量，S(ε,θ)为入射光的斯托克斯矢量，ε和θ为椭圆偏振参数，M为粗糙表面物质的穆勒矩阵。

4.根据权利要求1所述粗糙表面物质的穆勒琼斯矩阵估计及偏振噪声分析方法，其特征在于，在步骤(2)中，对特征值的分析包括物理可靠性分析，判断穆勒矩阵对应的相干矩阵的特征值是否准确，如果有特征值小于0，则表示穆勒矩阵的测量具有噪声和误差。

5.根据权利要求1所述粗糙表面物质的穆勒琼斯矩阵估计及偏振噪声分析方法，其特征在于，在步骤(4)中，出射光斯托克斯矢量的偏振度计算式如下：

其中，p为出射光斯托克斯矢量的偏振度，S′_j为出射光斯托克斯矢量的第j个元素，j＝0,1,2,3；

出射光斯托克斯矢量的平均偏振度计算式如下：

其中，为出射光斯托克斯矢量的平均偏振度，p_n为第n个出射光斯托克斯矢量的偏振度，N为斯托克斯矢量的数目。

6.根据权利要求5所述粗糙表面物质的穆勒琼斯矩阵估计及偏振噪声分析方法，其特征在于，在邦加球坐标内取N组不同的椭圆偏振参数(ε,θ)进行数值方法处理，得到N个入射光斯托克斯矢量，从而得到N个出射光斯托克斯矢量。

7.根据权利要求5所述粗糙表面物质的穆勒琼斯矩阵估计及偏振噪声分析方法，其特征在于，在步骤(5)中，所述分解物理方程如下：

其中，为入射光斯托克斯矢量的平均值，为出射光斯托克斯矢量的平均值，为中的第j个元素，j＝0,1,2,3；d为步骤(3)计算的退偏振系数，λ_i为步骤(2)求出的穆勒矩阵对应的相干矩阵的第i个特征值，i＝1,2,3,4；M_1,1为穆勒矩阵的第一个元素；M_J为粗糙表面物质的穆勒琼斯矩阵估计，M_D为完全退偏振矩阵，用M_D表征偏振噪声。