【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于偏振检测，具体涉及一种快速高精度stokes-mueller成像仪及其校准方法。
技术介绍
1、stokes-mueller成像仪能获取偏振光的stokes矢量和被测目标的mueller矩阵，mueller矩阵包含了目标全部的偏振信息，反映出目标的结构信息。利用stokes-mueller成像仪观测各类样品的结构被广泛应用于各个领域。系统合理的设计和精确的标定对于获取目标更准确的stokes矢量和mueller矩阵，提高仪器的测量速度和精度具有重要的意义。
2、传统的偏振态分析器psa和偏振态产生器psg,主要采用双旋转波片法，利用旋转位移台带动波片旋转，由于检测过程存在机械运动，因此限制了仪器的测量速度。而且旋转位移台在快速成像中存在定位不准的问题，导致仪器精度降低。
3、本征值标定是stokes-mueller成像仪合适的标定方法，在反射式系统需要用到多个定标元件，各定标元件的位置改变会导致光路的不一致，使得经过偏振态分析器的光线角度发生变化，其表现出来的偏振特性也会不同，校准得到的仪器矩阵存在误差，影响仪器的测量精度。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种快速高精度stokes-mueller成像仪及其校准方法，系统能够实现快速的stokes-mueller成像，还能够提高系统的测量精度。
2、stokes-mueller成像仪，包括光源(101)、准直镜(102)、偏振态产生器(103)、聚光镜(104)、
3、所述偏振态产生器(103)包括偏振片(201)以及第一液晶相位延迟器(202)和第二液晶相位延迟器(203)；
4、所述偏振态分析器(109)包括分束镜(303)，第一偏振探测器(301)、第二偏振探测器(304)及第三液晶相位延迟器(302)；其中第一偏振探测器(301)前放置方位角可调整液晶相位延迟器(302)位于分束镜(303)透光端第二偏振探测器(304)放置在分束镜(303)反光端；
5、光源(101)出射的光经过准直镜(102)准直后，进入偏振态产生器(103)，进入偏振态产生器(103)的光线首先经过偏振片(201)变成线偏振光，随后进入相位延迟量可变的第一液晶相位延迟器(202)和第二液晶相位延迟器(203)调制出用于入射样品的偏振光，经过偏振调制的偏振光随后透过聚光镜(104)，被分光镜(105)反射，随后被物镜(106)照射在载物台(107)上放置的样品上；样品反射的光被物镜(106)收集，透过分光镜(105)，被结像镜(108)汇聚，进入偏振态分析器(109)；进入偏振态分析(109)的光线，一部分透过分光镜(303)，进入第二偏振探测器(304)；一部分光被分光镜(303)反射，透过第三液晶相位延迟器(302)后，进入第一偏振探测器(301)；第一偏振探测器(301)和第二偏振探测器(304)接收到光强信号后，将数据发送给数据处理模块；
6、所述偏振片(201)以及第一液晶相位延迟器(202)和第二液晶相位延迟器(203)在每次成像时产生1种入射偏振态，四次成像产生4种线性无关的入射偏振态；所述第一偏振探测器(301)、第二偏振探测器(304)及第三液晶相位延迟器(302)一次成像中产生4种线性无关的检测偏振态，则数据处理模块利用接收到16种偏振态下的数据进行成像以及获得mueller矩阵。
7、较佳的，所述第一偏振探测器(301)、第二偏振探测器(304)，每2×2个微偏振片组成一个偏振单元，每个偏振单元中四个像元前分别设置光轴角度为0°，45°，90°和135°的微偏振片。
8、较佳的，每2×2个偏振单元构成一个颜色基本单元，每个颜色基本单元中的三个偏振单元前端分别设置有红色、绿色和蓝色的微滤光片。
9、用于stokes-mueller成像仪的校准方法，包括：
10、步骤一，制作标定元件；
11、绕反射镜中心在不同区域分别贴合两块薄膜偏振片和一个薄膜八分之一延迟器，同时保留一个不贴合任何器件的反射区域；
12、其中，两块薄膜偏振片方位角分别为0°和90°，所在区域分别为第一区域(601)和第二区域(602)，两者，标定元件薄膜八分之一延迟器的方位角为30°，所在区域定义为第三区域(603)，其中不贴合任何器件的反射区域为第四区域(604)；
13、步骤二，将标定元件放置在mueller成像仪的载物台(107)样品位置；旋转标定元件，分别对标定元件的第四区域(604)，贴有薄膜偏振片的第一区域(601)和第二(602)，贴有薄膜延迟器的第三区域(603)进行mueller成像，得到四组光强分别为imirror,i1,i2,i3。imirror为反射镜区域测得的光强矩阵；i1,i2为贴有薄膜偏振片的反射镜区域测得的光强矩阵，i3为贴有薄膜延迟器的反射镜区域测得的光强矩阵；
14、步骤三，利用测得的光强矩阵imirror,i1,i2,i3构建中间变量：
15、
16、
17、
18、步骤四，将步骤三得到的方程改写为：
19、mm·m1g-gc1＝0
20、mm·m2g-gc2＝0
21、mm·m3g-gc3＝0
22、其中，g为光线进入标定元件之前的仪器矩阵，m1,m2,m3为标定元件不同区域对应得到的mueller矩阵，mm为第四区域(604)对应的mueller矩阵：
23、
24、以c1为例进行处理，c1与mm·m1相似，传统的标定方法将mm·m1的一般形式为：
25、
26、其中τ是标定元件反射率，ψ和δ是椭偏参数；
27、mm·m1的一般形式为：
28、
29、其中，未知数a,b,c,d由c1的特征得到：
30、
31、
32、
33、
34、其中，λ1,λ2为矩阵c1的实特征值，λ3,λ4为矩阵c1的复特征值。
35、步骤五，构建方程：
36、
37、其中e为4×4单位阵，vec为矩阵拉直运算符，为克罗内克积运算符；简化表示为：
38、h1vec(g)＝0；
39、其中，上式两侧左乘变形为：
40、
41、步骤六，按照上述方法分别对c2,c3进行相同处理得，分别得到和
42、由此得到：
43、
44、l·vec(g)＝0
45、定标元件的实际方位角θ，为矩阵l的最小的特征值与第二小特征值之比取最小值时的解，因此求得θ；
46、步骤七，将求解的各个标定元件的a,b,c,d和θ代入本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.Stokes-Mueller成像仪，其特征在于，包括光源(101)、准直镜(102)、偏振态产生器(103)、聚光镜(104)、分光镜(105)、物镜(106)、载物台(107)、结像镜(108)、偏振态分析器(109)及数据处理模块；
2.如权利要求1所述的Stokes-Mueller成像仪，其特征在于，针对所述第一偏振探测器(301)和第二偏振探测器(304)，其中的每2×2个微偏振片组成一个偏振单元，每个偏振单元中四个像元前分别设置光轴角度为0°，45°，90°和135°的微偏振片。
3.如权利要求2所述的Stokes-Mueller成像仪，其特征在于，每2×2个所述偏振单元构成一个颜色基本单元，每个颜色基本单元中的三个偏振单元前端分别设置有红色、绿色和蓝色的微滤光片。
4.用于权利要求1、2或3所述的Stokes-Mueller成像仪的校准方法，其特征在于，包括：
【技术特征摘要】
1.stokes-mueller成像仪，其特征在于，包括光源(101)、准直镜(102)、偏振态产生器(103)、聚光镜(104)、分光镜(105)、物镜(106)、载物台(107)、结像镜(108)、偏振态分析器(109)及数据处理模块；
2.如权利要求1所述的stokes-mueller成像仪，其特征在于，针对所述第一偏振探测器(301)和第二偏振探测器(304)，其中的每2×2个微偏振片组成...
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