一种悬浮颗粒物穆勒矩阵快速测量方法和装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113218876A(43)申请公布日2021.08.06(21)申请号202110480629.0(22)申请日2021.04.30(71)申请人清华大学深圳国际研究生院地址518055广东省深圳市南山区西丽街道深圳大学城清华校区A栋二楼(72)发明人廖然李嘉晋马辉郭志明(74)专利代理机构深圳新创友知识产权代理有限公司44223代理人徐罗艳(51)Int.Cl.G01N21/21(2006.01)G01N15/00(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称一种悬浮颗粒物穆勒矩阵快速测量方法和装置(57)摘要本发明公开了悬浮颗粒物穆勒矩阵快速测量方法和装置，包括：以不低于1KHz的频率改变偏振光源的偏振态，以产生周期性变化的入射偏振光；将入射偏振光聚焦到单个悬浮颗粒物样品上；在样品的一后向散射角度处收集样品的散射光信号，使散射光信号聚焦到一点，形成像点；并在像点处进行空间滤波，以对像点进行空间限制；将经过空间滤波后形成的发散光束调制为平行光束，并采用检偏器收集，检偏器配置有至少四个检偏分光通道，以实现出射光的检偏；将检偏后的信号放大后传输到接收处理装置，进行信号处理获得出射光的斯托克斯向量，利用入射光的斯托克斯向量和出射光的斯托克斯向量，计算出样品的穆勒矩阵。CN113218876ACN113218876A权利要求书1/2页1.一种悬浮颗粒物穆勒矩阵快速测量方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、以预设频率改变偏振光源的偏振态，以产生周期性变化的入射偏振光；所述预设频率不小于1KHz；S2、将所述入射偏振光聚焦到单个悬浮颗粒物样品上；S3、在样品的一后向散射角度处收集样品的散射光信号，使所述散射光信号聚焦到一点，形成像点；并在所述像点处进行空间滤波，以对像点进行空间限制；S4、将经过空间滤波后形成的发散光束调制为平行光束，并采用检偏器收集，所述检偏器配置有至少四个检偏分光通道，以实现出射光的检偏；所述至少四个检偏分光通道满足：其中两个通道为两个正交的线偏振通道，其余通道中包含一个圆偏振光通道和一个线偏振光通道；S5、将检偏后的信号放大后传输到接收处理装置，进行信号处理获得出射光的斯托克斯向量，利用入射光的斯托克斯向量和出射光的斯托克斯向量，计算出样品的穆勒矩阵。2.如权利要求1所述的悬浮颗粒物穆勒矩阵快速测量方法，其特征在于，步骤S1中，利用偏振快速调制器来改变偏振光源的偏振态，所述偏振快速调制器包括两个电光调制器，且两个电光调制器分别与快轴方向成预设夹角。3.如权利要求1所述的悬浮颗粒物穆勒矩阵快速测量方法，其特征在于，步骤S2中，使所述入射偏振光先经过光阑变细后，再经由第一透镜聚焦到所述样品上。4.如权利要求1所述的悬浮颗粒物穆勒矩阵快速测量方法，其特征在于，步骤S3中采用第二透镜收集所述散射光信号，并在所述像点处设置针孔进行空间滤波。5.如权利要求1所述的悬浮颗粒物穆勒矩阵快速测量方法，其特征在于，所述检偏器采用分振幅法进行偏振检测，并配置有四个检偏分光通道，分别采用水平偏振片、135°偏振片、45°偏振片、左旋调制器。6.一种悬浮颗粒物穆勒矩阵快速测量装置，其特征在于，包括：入射光路上依次设置的光源、偏振快速调制器、第一透镜以及出射光路上依次设置的第二透镜、空间滤波器、第三透镜、检偏器；所述偏振快速调制器接收偏振光源并以预设频率改变偏振光源的偏振态，以产生周期性变化的入射偏振光；其中，所述预设频率不小于1KHz；所述第一透镜将所述入射偏振光聚焦到单个悬浮颗粒物样品上；所述第二透镜设置于样品的一后向散射角度处，用于收集样品的散射光信号，并使所述散射光信号聚焦到一点，形成像点；所述空间滤波器设置于所述像点处，用于对成像光束进行空间滤波，以对像点进行空间限制；所述第三透镜将经过空间滤波后形成的发散光束调制为平行光束；所述检偏器收集所述平行光束，以实现出射光的检偏；其中，所述检偏器配置有至少四个检偏分光通道，且所述至少四个检偏分光通道满足：其中两个通道为两个正交的线偏振通道，其余通道中包含一个圆偏振光通道和一个线偏振光通道；其中，各检偏分光通道输出检偏信号经放大后传输至一接收处理装置，以进行信号处理而获得出射光的斯托克斯向量，使用户根据所述出射光的斯托克斯向量与入射光的斯托克斯向量来推导出样品的穆勒矩阵。2CN113218876A权利要求书2/2页7.如权利要求6所述的悬浮颗粒物穆勒矩阵快速测量装置，其特征在于，所述偏振快速调制器包括两个电光调制器，且两个电光调制器分别与快轴方向成预设夹角。8.如权利要求6所述的悬浮颗粒物穆勒矩阵快速测量装置，其特征在于，还包括设置于所述偏振快速调制器与所述第一透镜之间的光阑，用于使光束变细。