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(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CN111413282A(43)申请公布日2020.07.14(21)申请号202010283111.3(22)申请日2020.04.11(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)发明人江浩张松刘世元刘佳敏谷洪刚(74)专利代理机构华中科技大学专利中心42201代理人徐美琳李智(51)Int.Cl.G01N21/21(2006.01)G01N21/01(2006.01)权利要求书2页说明书10页附图1页(54)发明名称一种光弹型高速穆勒矩阵椭偏仪及其原位校准与测量方法(57)摘要本发明公开了一种光弹型高速穆勒矩阵椭偏仪及其原位校准与测量方法,属于光学测量相关技术领域,其中,光弹型高速穆勒矩阵椭偏仪包括:高速起偏模块、样品调节模块以及实时检偏模块。光弹型高速穆勒矩阵椭偏仪的原位校准方法是基于贝塞尔函数无穷级数展开与离散傅里叶变换而实施的,其同时获取了光弹调制器的峰值与静态延迟量,并确保了光弹调制器在全工作范围内的高精度与高灵敏度性能。光弹型高速穆勒矩阵椭偏仪的测量方法是基于双光弹调制与空间分光解调而开展的,能够在微秒级时间分辨率下实现样品穆勒矩阵的原位与高精度测量。得益于穆勒矩阵的高时间分辨率获取,本发明可用于快速反应过程中材料动态光学属性的表征。CN111413282ACN111413282A权利要求书1/2页1.一种光弹型高速穆勒矩阵椭偏仪,其特征在于,包括:高速起偏模块、样品调节模块以及实时检偏模块,所述高速起偏模块和实时检偏模块分别位于样品调节模块的两侧;所述高速起偏模块包括光弹相位调制器控制器(170)以及依次分布的激光光源(10)、线偏振片(20)、第一光弹相位调制器(30)和第二光弹相位调制器(40),所述高速起偏模块,用于通过光弹相位调制器控制器(170)调节第一光弹相位调制器(30)和第二光弹相位调制器(40),使得激光光源(10)发出的光依次经过线偏振片(20)、第一光弹相位调制器(30)和第二光弹相位调制器(40)后,输出偏振态随时间变化的偏振光;所述样品调节模块包括旋转位移台(60)和线性位移台(70),待测样品(50)通过样品夹具安装在旋转台(60)上,旋转位移台安装在线性位移台(70)上,所述样品调节模块,用于通过旋转位移台(60)和线性位移台(70)配合,使高速起偏模块输出的偏振光在不同的入射角下从待测样品(50)中心透射或反射进入实时检偏模块;所述实时检偏模块包括六个光纤准直器(100~105)和六个光电倍增管(110~115),每个光纤准直器通过光纤与一个光电倍增管连接,所述实时检偏模块,用于通过六个光纤准直器(100~105)采集从待测样品(50)中心透射或反射的偏振光,利用六个光电倍增管(110~115)探测其对应光纤准直器中采集的光强,对六个光强进行处理得到待测样品的穆勒矩阵。2.如权利要求1所述的一种光弹型高速穆勒矩阵椭偏仪,其特征在于,所述线偏振片(20)、第一光弹相位调制器(30)和第二光弹相位调制器(40)的光轴保持在一个相对角度的前提下,通过所述光弹相位调制器控制器(170)为第一光弹相位调制器(30)和第二光弹相位调制器(40)设置不同的驱动电压,使得第一光弹相位调制器(30)和第二光弹相位调制器(40)的相位延迟量随时间变化,进而输出偏振态随时间变化的偏振光。3.如权利要求1或2所述的一种光弹型高速穆勒矩阵椭偏仪,其特征在于,所述高速起偏模块安装在旋转底板上,高速起偏模块输出的偏振光的入射角通过旋转底板在40°~90°范围内调节。4.如权利要求1或2所述的一种光弹型高速穆勒矩阵椭偏仪,其特征在于,所述旋转位移台(60)用于在0~360°方位内旋转待测样品,使偏振光进入实时检偏模块。5.如权利要求1或2所述的一种光弹型高速穆勒矩阵椭偏仪,其特征在于,所述线性位移台(70)用于在0~22mm范围内单方向调节待测样品位置,使偏振光从待测样品中心反射或透射进入实时检偏模块。6.如权利要求1或2所述的一种光弹型高速穆勒矩阵椭偏仪,其特征在于,所述实时检偏模块还包括:70:30分光比非偏振分束器(80)、50:50分光比非偏振分束器(130)、三个偏振分束器(120,121,122)、消色差的1/4波片(140)和消色差的1/2波片(90),偏振光进入实时检偏模块后,依次经过70:30分光比非偏振分束器(80)和50:50分光比非偏振分束器(130),被分成三束等光强的子光束,三束子光束分别经过消色差的1/4波片(140)和消色差的1/2波片(90)的进行检偏,由三个偏振分束器(120,121,122)分解为六束携带待测样品光学信息的偏振光,分别被六个光纤准直器(100~1