旋转器件型穆勒矩阵椭偏仪系统参数的校准方法.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CN112378860A(43)申请公布日2021.02.19(21)申请号202011146847.2(22)申请日2020.10.23(71)申请人华中科技大学地址430074湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号(72)发明人陈修国陈超盛胜周军宏刘世元(74)专利代理机构华中科技大学专利中心42201代理人孔娜李智(51)Int.Cl.G01N21/21(2006.01)G06F17/14(2006.01)G06F17/16(2006.01)权利要求书3页说明书11页附图6页(54)发明名称旋转器件型穆勒矩阵椭偏仪系统参数的校准方法(57)摘要本发明属于精密光学测量仪器系统校准相关技术领域，其公开了一种旋转器件型穆勒矩阵椭偏仪系统参数的校准方法，该方法包括：将旋转器件型穆勒矩阵椭偏仪的成像透镜和物镜分别更换为1/4标准波片和反射镜；多次旋转所述1/4标准波片的方位角，并从旋转器件型穆勒矩阵椭偏仪的探测器处分别获取多个方位角下的光强信息；对光强信息进行傅里叶分析获得光强信息的傅里叶系数；建立光强信息的傅里叶系数与待校准系统参数的关系模型；不断调整关系模型中待校准系统参数的取值，直至关系模型中的傅里叶系数与上述傅里叶系数的误差在预设范围内则此时待校准系统参数对应的取值即为校准值。该方法通过两步校准即可实现对多个校准值的校准，简单方便。CN112378860ACN112378860A权利要求书1/3页1.一种旋转器件型穆勒矩阵椭偏仪系统参数的校准方法，其特征在于，所述方法包括：S1，将旋转器件型穆勒矩阵椭偏仪的成像透镜和物镜分别更换为1/4标准波片和反射镜；S2，多次旋转所述1/4标准波片的方位角，并从所述旋转器件型穆勒矩阵椭偏仪的探测器处分别获取多个所述方位角下的光强信息；S3，对所述光强信息进行傅里叶分析获得所述光强信息的傅里叶系数；S4，建立光强信息的傅里叶系数与待校准系统参数的关系模型，其中，所述待校准系统参数包括起偏器、检偏器、第一旋转补偿器以及第二旋转补偿器的方位角，第一旋转补偿器以及第二旋转补偿器的相位延迟量，以及分束装置的残余偏振效应；S5，不断调整所述关系模型中待校准系统参数的取值，直至所述关系模型中的傅里叶系数与步骤S3中傅里叶系数的误差在预设范围内则此时待校准系统参数对应的取值即为校准值。2.根据权利要求1所述的校准方法，其特征在于，步骤S4具体包括：S41，获取所述探测器的接收光的偏振状态，并对所述偏振状态进行简化获得所述探测器接收光的光强信息；S42，根据步骤S41中所述的光强信息获取所述傅里叶系数与待校准系统参数的关系模型。3.根据权利要求2所述的校准方法，其特征在于，步骤S41中所述探测器的接收光的偏振状态表达式为：Sout＝MaR(Ap)R(-C2)Mc(δ2)R(C2)Mbt*R(Cs)Mc(δ)R(-Cs)MsR(-Cs)Mc(δ)R(Cs)Mbr*R(-C1)Mc(δ1)R(C1)R(-Pp)MpR(Pp)Sin其中，Sout为探测器的接收光的斯托克斯矢量，Sin为光源的出射光的斯托克斯矢量，Ma、Mc、Mp以及Ms分别为检偏器、补偿器、起偏器以及所述反射镜的穆勒矩阵，δ1、δ2以及δ分别为第一旋转补偿器、第二旋转补偿器以及所述1/4标准波片的相位延迟量，R(Ap)、R(C1)、R(C2)、R(Pp)以及R(Cs)分别为所述检偏器、第一旋转补偿器、第二旋转补偿器、起偏器以及所述1/4标准波片的旋转矩阵，Ap、C1、C2、Pp以及Cs分别为所述检偏器、第一旋转补偿器、第二旋转补偿器、起偏器以及所述1/4标准波片的实际方位角，其中，C1＝Cs1-5wt，C2＝Cs2-3wt，Cs1和Cs2分别为第一旋转补偿器和第二旋转补偿器的初始方位角，w为伺服电机的转动基频，Mbr和Mbt分别为非偏振分束装置反射时和透射时的穆勒矩阵，其中，2CN112378860A权利要求书2/3页式中，Ψr和Δr分别为非偏振分束装置反射时正交方向偏振光的振幅比和相位差，Ψt和Δt分别为非偏振分束装置透射时正交方向偏振光的振幅比和相位差。4.根据权利要求3所述的校准方法，其特征在于，步骤S41中对所述偏振状态进行简化后的所述探测器接收光的光强信息I(t)的表达式为：其中，I0为光谱响应函数，α0为直流傅里叶系数，α2n和β2n即为所述关系模型中的傅里叶系数，M11为穆勒矩阵元素(1，1)。5.根据权利要求1或4所述的校准方法，其特征在于，步骤S5中：所述关系模型中的傅里叶系数与步骤S3中傅里叶系数的误差的计算公式为：其中，MFci为所述1/4标准波片在第i个方位角下步骤S3获得的傅里叶系数，Fci为所述1/4标准波片在第i个方位角下所述关系模型中的傅里叶