【技术实现步骤摘要】
穆勒矩阵测量装置及其测量方法
本专利技术属于光学
,具体涉及一种穆勒矩阵的测量装置及其测量方法。
技术介绍
穆勒矩阵椭偏仪能够测量得到目标的穆勒矩阵。穆勒矩阵是一个4×4矩阵,它可以表征样本自身的全部偏振性质,包括二向衰减、相位延迟和退偏。近年来越来越多的研究人员通过测量样本的穆勒矩阵来获取薄膜的折射率和厚度、微纳结构的特征尺寸和光学常数、生物组织的散射特性等重要信息,使得穆勒矩阵椭偏仪广泛应用于通信光电子、光伏太阳能、光学薄膜、微纳器件、集成电路、生物组织等领域。随着对地遥感、天文观测等水平的提高,望远镜的非理想偏振特性逐渐成为一个重要的系统误差源,限制了类地行星观测、太阳望远镜、空间目标探测、偏振激光雷达和偏振光谱遥感等
的进一步发展。因此,上述应用中均迫切需要精确掌握望远镜的偏振特性。然而,望远镜的大口径和非平面光学系统属性大幅度增加了精确获取其穆勒矩阵的难度。现有的穆勒矩阵椭偏仪中起偏臂和检偏臂关于待测样品轴线对称布置,起偏臂出射光经过待测目标后直接进入检偏臂,导致可检测的样品只能是平面。即便存在能够测量曲面的椭偏仪,但是其原理是通过减小起偏臂出射光斑的口径,以多次小口径平面检测的方式覆盖整个待测曲面样品,本质上依然属于平面测量。更重要的是,现有穆勒矩阵椭偏仪中待测样品的口径与起偏臂和检偏臂中偏振光学元件的口径相当。然而,目前技术条件下,高精度、大口径偏振光学元件很难制造,因此现有的穆勒矩阵椭偏仪均只能针对小口径的样品进行测量,无法实现大口径、复杂光学系统的偏振特性测量。< ...
【技术保护点】
1.一种穆勒矩阵的测量装置,包括起偏光路和检偏光路,其特征在于,还包括位于所述起偏光路光束出射方向的传递光路;/n所述传递光路包括依次沿光路方向设置的分光组件(1)、第一透镜组(2)、位于所述第一透镜组(2)焦点处的小孔光阑(3)、位于待测光学系统(13)的光束出射端的平面反射镜(4);/n所述待检测光学系统(13)放置于所述小孔光阑(3)和所述平面反射镜(4)之间,所述待测光学系统(13)的焦点与所述第一透镜组(2)的焦点重合;/n所述起偏光路发出偏振态被调制的光束,经过所述分光组件(1)分光,透射光束经第一透镜组(2)汇聚于所述待测光学系统(13)的焦点处,再经所述小孔光阑(3)入射至所述待测光学系统(13),变为平行光束后经所述平面反射镜(4)自准直反射,并沿原光路返回,依次通过所述小孔光阑(3)和所述第一透镜组(2)后,经所述分光组件(1)反射进入所述检偏光路,通过计算获得所述待测光学系统(13)的穆勒矩阵。/n
【技术特征摘要】
1.一种穆勒矩阵的测量装置,包括起偏光路和检偏光路,其特征在于,还包括位于所述起偏光路光束出射方向的传递光路;
所述传递光路包括依次沿光路方向设置的分光组件(1)、第一透镜组(2)、位于所述第一透镜组(2)焦点处的小孔光阑(3)、位于待测光学系统(13)的光束出射端的平面反射镜(4);
所述待检测光学系统(13)放置于所述小孔光阑(3)和所述平面反射镜(4)之间,所述待测光学系统(13)的焦点与所述第一透镜组(2)的焦点重合;
所述起偏光路发出偏振态被调制的光束,经过所述分光组件(1)分光,透射光束经第一透镜组(2)汇聚于所述待测光学系统(13)的焦点处,再经所述小孔光阑(3)入射至所述待测光学系统(13),变为平行光束后经所述平面反射镜(4)自准直反射,并沿原光路返回,依次通过所述小孔光阑(3)和所述第一透镜组(2)后,经所述分光组件(1)反射进入所述检偏光路,通过计算获得所述待测光学系统(13)的穆勒矩阵。
2.根据权利要求1所述的穆勒矩阵的测量装置,其特征在于,平面反射镜(4)的口径大于待检测光学系统(13)的有效通光口径。
3.根据权利要求1所述的穆勒矩阵的测量装置,其特征在于,所述小孔光阑(3)的通光口径大于待测光学系统(13)的艾利斑直径其中R、f和D分别为待测光学系统(13)的艾利斑直径、有效焦距和有效通光口径,λ为有效光谱范围内的最大波长。
4.根据权利要求1所述的穆勒矩阵的测量装置,其特征在于,所述分光组件(1)包括分光面相互正交放置的第一分光棱镜(101)和第二分光棱镜(102);
经所述平面反射镜(4)反射沿原光路返回的光束经所述第一分光棱镜(101)反射折转至所述第二分光棱镜(102),再经所述第二分光棱镜(102)的反射折转进入所述检偏光路。
5.根据权利要求1所述的穆勒矩阵的测量装置,其特征在于,所述第一透镜组(2)经消偏振处理,以降低所述第一透镜组(2)对光束偏振态的改变。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的穆勒矩阵的测量装置,其特征在于,所述起偏光路包括依次沿光路方向设置的光源(5)、第二透镜组(6)、起偏器(7)、第一相位补偿器(8);
所述光源(5)发出光强、偏振态、波长稳定的光束,经所述第二透镜组(6)准直后,经所述起偏器(7)变为线偏振光束,所述线偏振光束进入所述第一相位补偿器(8)被调制后,入射至所述传递光路。
7.根据权利要求6所述的穆勒矩阵的测量装置,其特征在于,
所述检偏光路包括依次沿光路方向设置的第二相位补偿器(9)、检偏器(10)、第三透镜组(11)、接收光强信号的光电探测器(12);
经所述平面反射镜(4)反射沿原光路返回的光束,经所述分光组件(1)反射折转进入所述第二相位补偿器...
【专利技术属性】
技术研发人员:罗敬,
申请(专利权)人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,
类型:发明
国别省市:吉林;22
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