[发明专利]光束斯托克斯参量测量装置及测量方法

权利要求书

1.一种光束斯托克斯参量测量装置，其特征在于该装置的构成包括沿系统光轴依次设置的：分光棱镜组（2）、相位延迟器阵列（3）、检偏器（4）和光电探测器阵列（5），所述的光电探测器阵列（5）的输出端接信号处理系统（6），所述的光电探测器阵列（5）各单元与所述的相位延迟器阵列（3）各单元一一对应，并根据所述待测光的偏振方向，调整所述的检偏器（4）的透光轴方向与所述待测光束的偏振方向平行及垂直后，分别再进行待测光束的偏振参量测量。

2.根据权利要求1所述的光束斯托克斯参量测量装置，其特征在于：所述的分光棱镜组（2）为分光比已知的分光棱镜的组合，将一束入射光形成多个出射子光束。

3.根据权利要求1所述的光束斯托克斯参量测量装置，其特征在于：所述相位延迟器阵列（3）是由四个相同的相位延迟器在同一平面内按四象限排列组成，分别为第一相位延迟器（301）、第二相位延迟器（302）、第三相位延迟器（303）、第四相位延迟器（304）；所述的第一相位延迟器（301）、第二相位延迟器（302）、第三相位延迟器（303）、第四相位延迟器（304）的快轴方向与所述的检偏器（4）的透光轴方向夹角θ_i(i＝1,2,3,4)分别为-45°、0°、30°和60°，所述相位延迟器产生90°相位延迟量。

4.根据权利要求1所述的光束斯托克斯参量测量装置，其特征在于：所述的光电探测器阵列（5）为多个光电探测器形成的组合体，或为二维面阵探测器，所述的光电探测器阵列（5）各单元与所述的相位延迟器阵列（3）各单元一一对应，是由相同的在同一平面内按四象限排列的第一光电探测器（501）、第二光电探测器（502）、第三光电探测器（503）、第四光电探测器（504）组成。

5.利用权利要求1所述的光束斯托克斯参量测量装置进行光束斯托克斯参量测量的方法，其特征在于：当已知待测光束（1）的偏振方位角为 时，该方法包括下列步骤：

①调整所述的检偏器（4）的透光轴方向与所述的待测光束（1）的偏振方向垂直，调整所述的相位延迟器阵列（3）使其第一相位延迟器（301）、第二相位延迟器（302）、第三相位延迟器（303）、第四相位延迟器（304）的快轴方向与所述的检偏 器（4）的透光轴方向夹角θ_i(i＝1,2,3,4)分别为-45°、0°、30°和60°，并按下述公式计算系统矩阵A的逆矩阵A^-1的值：

其中矩阵各元素分别为：

a_i1＝1

i＝1,2,3,4;

②利用光束斯托克斯参量测量装置对待测光束进行测量，所述的第一光电探测器（501）、第二光电探测器（502）、第三光电探测器（503）、第四光电探测器（504）分别得到待测光束的光强信息为 并按下列公式计算得到第一次斯托克斯参量: 

③调整所述的检偏器（4）的透光轴方向与所述的待测光束（1）的偏振方向平行，调整所述的相位延迟器阵列（3）使第一相位延迟器（301）、第二相位延迟器（302）、第三相位延迟器（303）、第四相位延迟器（304）的快轴方向与检偏器透光轴方向的夹角θ_i(i＝1,2,3,4)分别为-45°、0°、30°和60°，按下述公式计算得到系统矩阵A的逆矩阵A^-1的值： 

其中矩阵各元素分别为：

a_i1＝1

i＝1,2,3,4;

④再利用光束斯托克斯参量测量装置对待测光束进行测量，所述的第一光电探测器（501）、第二光电探测器（502）、第三光电探测器（503）、第四光电探测器（504）分别得到待测光束的光强信息为 并按下列公式计算得到第二次斯托克斯参量: 

⑤对所述的 和 按下列公式进行计算，得到所述的待测光束的最终斯托克斯参量：

6.利用权利要求1所述的光束斯托克斯参量测量装置进行光束斯托克斯参量测量的方法，其特征在于：当未知待测光束的偏振方向时，其具体的测量步骤如下：

①利用所述的光束斯托克斯参量测量装置测量待测光束（1）的大致偏振方位角 

②调整所述的检偏器（4）的透光轴方向与所述的待测光束（1）的偏振方向垂直，调整所述的相位延迟器阵列（3），使第一相位延迟器（301）、第二相位延迟器 （302）、第三相位延迟器（303）、第四相位延迟器（304）的快轴方向与所述的检偏器（4）的透光轴方向夹角θ_i(i＝1,2,3,4)分别为-45°、0°、30°和60°，按下述公式计算得到系统矩阵A的逆矩阵A^-1的值：

其中矩阵各元素分别为：

a_i1＝1

i＝1,2,3,4;

③再利用光束斯托克斯参量测量装置对待测光束进行测量，所述的第一光电探测器（501）、第二光电探测器（502）、第三光电探测器（503）、第四光电探测器（504）分别得到待测光束的光强信息为 并按下列公式计算得到第一次斯托克斯参量: 

④调整所述的检偏器（4）的透光轴方向与所述的待测光束（1）的偏振方向平行，调整所述的相位延迟器阵列（3）使其第一相位延迟器（301）、第二相位延迟器（302）、第三相位延迟器（303）、第四相位延迟器（304）的快轴方向与检偏器透光轴方向的夹角θ_i(i＝1,2,3,4)分别为-45°、0°、30°和60°，按下述公式计算得到系统矩阵A的逆矩阵A^-1的值： 

其中矩阵各元素分别为：

a_i1＝1

i＝1,2,3,4;

⑤再利用光束斯托克斯参量测量装置对待测光束进行测量，所述的第一光电探测器（501）、第二光电探测器（502）、第三光电探测器（503）、第四光电探测器（504）分别得到待测光束的光强信息为 并按下列公式计算得到第二次斯托克斯参量: 

⑥对所述的 和 按下列公式进行计算，得到所述的待测光束的最终斯托克斯参量：