[发明专利]一种自动测量目标对单光子偏振态影响的系统及测量方法

权利要求书

1.一种自动测量目标对单光子偏振态影响的系统，它由高重频窄脉冲激光源(1)、衰减片(2)、分光棱镜(3)、透射式目标模块(4)、反射式目标模块(5)、检偏器及旋转电机组件(6)、第一单光子探测器(7)、一维电动平台(8)、第二单光子探测器(9)、单光子计数器(10)、电机控制器(11)和计算机(12)组成，其特征在于：由高重频窄脉冲激光源(1)出射的激光经由衰减片(2)将每脉冲能量衰减到单光子水平，再经过分光棱镜(3)分成确定能量比的两路光信号：一路直接被第二单光子探测器(9)探测，再由单光子计数器(10)计数得到参考值；另一路光信号由目标材料的光传播方向特性决定采用透射式目标模块(4)，此时光信号先经过第一起偏器及旋转电机组4.1再经过透射目标(13)；或者反射式目标模块(5)，此时光信号先经两块反射面与入射光线成45度的第一反射镜(5.1)和第二反射镜(5.2)反射，再在一块与目标表面平行的第三反射镜(5.4)表面发生反射，经过第二起偏器及旋转电机组件(5.5)起偏，最后在目标(13)表面发生反射；然后经过检偏器及旋转电机组件(7)检偏后，由第一单光子探测器(7)探测，再由单光子计数器(10)计数得到实际测量值。

2.一种基于权利要求1所述系统的目标对单光子偏振态影响的测量方法，其特征在于包括以下步骤：

1)、初始化第一三维电动平台(4.2)或第二三维电动平台(5.3)；

2)、移动一维电动平台(8)，直到光路被对准，起偏检偏同方向情况下，测量光强达到最大；

3)、转动第一起偏器及旋转电机组件(4.1)或第二起偏器及旋转电机组件(5.5)到一个初始角度，转动检偏器及旋转电机组件(6)到一个初始角度，完成10组测量，然后转动检偏器及旋转电机组件(6)一个小角度，进行每次重复10组，每组计数1s的测量工作，直到检偏器及旋转电机组件6完成半周的旋转；

4)、检偏器及旋转电机组件(6)到测量得最小值的角度，测量50组数据，旋转90度，默认为它为最大值角度，完成50组测量，计算机计算并储存结果；

5)、旋转第一起偏器及旋转电机组件(4.1)或第二起偏器及旋转电机组件(5.5)一个小角度，重复3)和4)步骤，直到旋转第一起偏器及旋转电机组件(4.1)或第二起偏器及旋转电机组件(5.5)完成半周的旋转；

6)、旋转第一三维电动平台(4.2)或第二三维电动平台(5.3)一个小角度，重复2)和5)步骤，直到完成需要测量的入射角范围；

7)、平动第一三维电动平台(4.2)或第二三维电动平台(5.3)一个小角度和一个小平移量，重复6)步骤，直到完成目标(13)待测表面范围的二维平动扫描；

8)、在目标表面确定入射点、入射角度及入射光偏振方向的情况下，获得起偏片的起偏角度θ；在测量到最小计数值的检偏角度θ_min，获得50组测量计数值，去掉5个最大值5个最小值，计算得到平均值N_min，获得50组参考光路检测的计数值，去掉5个最大值5个最小值，计算得到参考平均值为N_min′；在旋转90度的检偏角度θ_min+90°(默认为检测到最大计数值的角度)，获得50组测量计数值，去掉5个最大值5个最小值，计算得到平均值N_max，获得50组参考光路检测的计数值，去掉5个最大值5个最小值，计算得到参考平均值为N_max′；

最小电压的相对值：ηmin=NminNmin′;]]>

最大电压的相对值：ηmax=NmaxNmax′;]]>

最终测量的偏振消光比：ER=ηmaxηmin;]]>

偏振主轴方向旋转角：Δθ=θ-(θmin+π2);]]>

经过完整测量过程，最终可以获得目标表面各点对不同入射角度不同偏振光方向的单光子偏振态的影响情况。