[发明专利]一种高精度分振幅同时偏振成像系统的制备方法

说明书

本发明公开了一种高精度分振幅同时偏振成像系统的制备方法，属于同时偏振成像技术领域。本发明首先通过分析分振幅同时偏振成像系统的偏振成像原理，得到系统测量矩阵关于所有关键光学参数的解析式，由系统关键光学参数的理论值和真实值可分别得到理论测量矩阵和实际测量矩阵；将Q·N·U种偏振态已知的斯托克斯矢量依次作为入射光，将斯托克斯矢量(或偏振度，或椭圆度角)的理论值与实际值的差值作为误差值，使所有斯托克斯矢量误差(偏振度误差、椭圆度角误差)绝对值的最大值均满足对应的系统精度指标，进而获得分振幅同时偏振成像系统光学参数的误差容限。分振幅同时偏振成像系统中关键参数误差对偏振测量精度有着不可忽略的影响，利用本发明可分析出分振幅同时偏振成像系统中所有关键光学参数的误差容限，可为分振幅同时偏振成像系统的研制提供理论支撑。

技术领域

本发明属于偏振成像技术领域，具体涉及一种分振幅同时偏振成像系统的制备方法。

背景技术

偏振是光的属性之一，光与物体作用时，光的偏振态会随之改变，通过偏振成像系统可测量光的偏振变化，进而表征物质的各种内在结构或粗糙度等固有属性，如图3所示为偏振测量的原理图。本发明涉及的偏振成像系统为分振幅同时偏振成像系统，该系统可分为四种类型，如图4所示为基础性，如图5所示为引申型1，如图6所示为引申型2，如图7所示为引申型3，本发明方法在四种类型的分振幅同时偏振成像系统中均适用。

针对分振幅同时偏振成像系统的研制，在获取关键光学参数误差容限阶段，现有方法如文献《基于偏振分束组件的同时偏振探测精度分析》，该文章由李翠丽和孙晓兵等人在2014年发表于光学学报Vol.34.No.4。该方法通过理论计算与软件仿真模拟比对，在满足偏振测量精度为±2％的情况下，进行了以下分析：首先分析并建立了文中所研究的分振幅同时偏振成像系统的偏振分束组件的测量矩阵，其次，在只考虑部分偏振分束器的分束比误差的情况下，通过建立方程组并计算得到了部分偏振分束器的分束比误差容限：±0.5％，最后，在只考虑波片快轴与X轴夹角误差的情况下，通过理论计算得到了偏振分束组件中1/2波片和1/4波片的误差容限，且1/2波片的误差容限为±0.5°，1/4波片的误差可忽略。

如上述所示，现有方法存在以下三个缺陷：1、现有方法忽略了分振幅同时偏振成像系统中的波片和偏振分光棱镜等偏振光学元件的加工误差，第一次分析得到了部分偏振分束器的分束比误差容限(±0.5％)，第二次分析得到了1/2波片、1/4波片的安装误差容限(1/2波片安装误差容限±0.5°，1/4波片过小可忽略)，而实际情况中，对偏振测量精度产生影响的关键光学参数误差有很多，且每个关键光学参数误差之间存在相互未知影响，因此，现有方法得到的误差容限缺乏足够的科学性；2、现有方法仅分析了入射光偏振角的变化对入射光偏振测量误差的影响，进而计算得到相应的误差容限，而实际情况中，不同偏振态的入射光对分振幅同时偏振成像系统的偏振测量误差产生的影响不同，因此要综合考虑到入射光的偏振度、偏振角及椭圆度角的变化对入射光偏振测量精度的影响；3、实际情况中，往往需要获取系统在满足斯托克斯矢量的测量精度要求、偏振度的测量精度要求及椭圆度角的测量精度要求的条件下，得到的关键光学参数误差，在现有方法中，仅考虑了满足±2％的斯托克斯矢量的测量精度要求，而未考虑偏振度的测量精度要求及椭圆度角的测量精度要求，因此最终分析得到的关键光学参数误差容限并不完善。