[发明专利]一种Mueller矩阵的自校准测量方法

权利要求书

1.一种Mueller矩阵的自校准测量方法，其特征在于：该方法的测量结构主要由光源1、偏振发生器2、待测样品3、偏振分析器4、探测器5和计算机6组成。偏振发生器2由起偏器7和波片8组成，起偏器7和波片8各自以一定步长Δθ自由旋转。实现Mueller矩阵的自校准测量的步骤如下： 

1)不放入待测样品3，对于偏振发生器2的每个调制偏振态，偏振分析器4解调得到四个独立的偏振态由探测器5接收。起偏器7和波片8各自旋转一周得到4×(360/Δθ)²个探测光强，记为矢量I₁。由Mueller矩阵理论推知，I₁是入射光的归一化Stokes矢量S_in＝[1 Q U V]，旋转波片8的相位延迟δ、初始方位角θ0及二向色角Ψ，系统透射率τ和偏振分析器4的偏振响应矩阵X共22个未知参数的非线性函数。利用多参数的非线性拟合方法求解得到上述包括X在内的所有未知参数； 

2)放入样品，测量步骤1)相同，同样得到4×(360/Δθ)²个探测光强，记为矢量I₂。此时，I₂是入射光的归一化Stokes矢量S_in＝[I Q U V]，旋转波片8的相位延迟δ、初始方位角θ₀及二向色角Ψ，偏振分析器4的偏振响应矩阵X与待测样品3的Mueller矩阵M_S之积A共22个未知参数的非线性函数的非线性函数。利用多参数的非线性拟合方法求解得到上述包括A在内的所有未知参数； 

3)由A＝XM_S可求得待测样品的Mueller矩阵M_S＝X^-1A。 

2.根据权利要求1所述的一种Mueller矩阵的自校准测量方法，其特征在于：步骤1)中，I₁与所有未知参数的函数关系如公式(1)所示。其中θ₁和θ₂分别为起偏器7和波片8的旋转方位角；R为旋转矩阵；M_P、M_WP分别为方位角为0度的起偏器7和波片8的Mueller矩阵；R、M_P、M_WP、X的矩阵描述如公式(2)所示。 

I₁(θ₁，θ₂)＝τXR(θ₂)M_WPR(-θ₂)R(θ₁)M_PR(-θ₁)S_in＝f(Q，U，V，δ，θ₀，ψ，τ，X)θ₁，θ₂＝kΔθ，k＝0，1，...，360/Δθ    (1) (2) 

。

3.根据权利要求1所述的一种Mueller矩阵的自校准测量方法，其特征在于：步骤2)中，I₂与所有未知参数的函数关系如公式(3)所示。其中，M_S为待测样品3的Mueller矩阵，A、M_S和X之间的关系如公式(4)所示。 

I₁(θ₁，θ₂)＝τXM_SR(θ₂)M_WPR(-θ₂)R(θ₁)M_PR(-θ₁)S_in＝f(Q，U，V，δ，θ₀，ψ，τ，A)θ₁，θ₂＝kΔθ，k＝0，1，...，360/Δθ    (3) 

。

4.根据权利要求1所述的一种Mueller矩阵的自校准测量方法，其特征在于：起偏器7的消光比大于10000∶1。 

5.根据权利要求1所述的一种Mueller矩阵的自校准测量方法，其特征在于：波片8的相位延迟δ在70°-150°范围内。 

6.根据权利要求1所述的一种Mueller矩阵的自校准测量方法，其特征在于：步长Δθ选择范围为1°-50°。