[发明专利]多角度测量物体偏振特性的装置及该装置实现多角度物体偏振特性的测量方法

权利要求书

1.多角度测量物体偏振特性的装置，其特征在于，它由加热模块、转动模块、数据采集模块和数据处理模块组成；

所述的加热模块由自动恒温加热装置（1）和可调整角度样品支架（2）组成；所述的转动模块由电控旋转台（3）和步进电机控制器（4）组成；所述的数据采集模块由升降台（5）、偏振热像仪（6）和滑道（7）组成；所述的数据处理模块是计算机（8）；

所述的自动恒温加热装置（1）为圆台，所述的可调整角度样品支架（2）固定在自动恒温加热装置（1）的上表面的中心位置，所述的自动恒温加热装置（1）固定在电控旋转台（3）的固定部上，滑道（7）的滑轨为直线型滑轨，所述的直线型滑轨一端与电控旋转台（3）的旋转部的侧壁固定连接，并且该直线型滑轨的中心延长线与电控旋转台（3）的旋转中心相交；滑道（7）的滑块上表面固定有升降台（5），所述的升降台（5）的台面上固定有偏振热像仪（6），所述的偏振热像仪（6）的光轴与电控旋转台（3）的旋转轴的延长线相交，所述的偏振热像仪（6）的数据信号输出端与计算机（8）的数据信号输入端连接，所述的计算机（8）的旋转台控制信号输出端与电控旋转台（3）的控制信号输入端连接，所述的计算机（8）的加热制信号输出端与自动恒温加热装置（1）的控制信号输入端连接。

2.根据权利要求1所述的多角度测量物体偏振特性的装置，其特征在于，所述的自动恒温加热装置（1）为圆柱形。

3.根据权利要求1所述的多角度测量物体偏振特性装置，其特征在于，所述的升降台（5）的台面沿竖直方向上下移动，使偏振热像仪（6）的光轴距滑道（7）的垂直高度大于等于自动恒温加热装置（1）的上表面距滑道（7）的垂直高度。

4.根据权利要求3所述的多角度测量物体偏振特性的装置，其特征在于，所述的偏振热像仪（6）的偏振片同时设有0°、60°和120°三个偏振方向。

5.采用权利要求1所述的多角度测量物体偏振特性的装置实现多角度物体偏振特性的测量方法，其特征在于，该方法如下：

首先，通过调整偏振热像仪（6）的角度，使偏振热像仪（6）的光轴与自动恒温加热装置（1）的中心轴线相交于一点，其次，将测试样品放置在可调整角度样品支架（2）上，然后通过计算机（8）对自动恒温加热装置（1）进行控制，使测试样品的温度保持某一固定温度后，再通过计算机（8）控制步进电机控制器（4）并带动电控旋转台（3）做360度旋转，从而带动偏振热像仪（6）作圆周运动，在偏振热像仪（6）作圆周运动的过程中，计算机（8）连续采集偏振热像仪（6）测量获得测试样品辐射在三个偏振方向上的强度信息、以及相应的电控旋转台3的旋转角度，该旋转角度即为采集所述强度信息对应的探测角度，计算机（8）对每次采集的测试样品辐射在三个偏振方向上的强度信息进行数据处理，获得测试样品的斯托克斯矢量、线偏振度和偏振方向角信息，并将所获得的测试样品的斯托克斯矢量、线偏振度和偏振方向角信息与相应的探测角度作为一组数据。。

6.根据权利要求5所述的多角度物体偏振特性的测量方法，其特征在于，所述的计算机（8）对每次采集的测试样品辐射在三个偏振方向上的强度信息进行数据处理的过程如下：

偏振热像仪（6）探测到的光强I'(θ)可用（3）式表示：

I'(θ)=(I+Qcos2θ+Usin2θ)/2               （3）

式中：I'(θ)表示测试样品辐射在θ方向上的辐射量；

θ表示偏振热像仪（6）内偏振片的透光轴方向相对于水平方向的夹角；

I表示测试样品辐射总光强；

Q表示水平与垂直方向光强差；

U表示45°方向线偏振光强差；

偏振热像仪（6）探测到得到I'(0)、I'(60)和I'(120)的辐射强度，通过公式（4）可计算得到I、Q和U三个量；

I′(0)=(I+Q)/2I′(60)=(I-Q/2+3U/2)/2I′(120)=(I-Q/2-3U/2)/2---(4)]]>

通过计算得到I、Q和U，并将得到的I、Q和U带入公式（2）：P=U2+V2Iα=12arctan(UQ),]]>即，计算出线偏振度和偏振方向角，

式中，P表示线偏振度；

α表示偏振方向角；

V表示圆偏振量，取V=0。