[发明专利]一种基于视场反转共路数字全息的琼斯矩阵参量同步测量装置与方法

权利要求书

1.一种基于视场反转共路数字全息的琼斯矩阵参量同步测量装置，其特征在于：包括波长为λ的双光源、第一双线偏振片、第一偏振分光棱镜、准直扩束系统、待测物体、方形窗口、第一透镜、第一非偏振分光棱镜、平面反射镜、第二偏振分光棱镜、第一角反射镜、第二角反射镜、第二透镜、光阑、第二非偏振分光棱镜、第二双线偏振片、图像传感器和计算机，双光源发射的光束分别经过对应的第一双线偏振片进行调制，形成偏振正交的两束光束，偏振正交的两束光束再经第一偏振分光棱镜汇合成一束光，经准直扩束系统准直扩束后，依次经过待测物体、方形窗口、第一透镜和第一非偏振分光棱镜形成聚焦的两束光；一束光照射在平面反射镜上并被反射；另一束光经第二偏振分光棱镜后分成两束偏振态正交的光束，分别照射在第一角反射镜和第二角反射镜上并被反射；经过反射的两束光束再次经过第一非偏振分光棱镜汇合成一束后，再经过光阑的滤波以及第二非偏振分光棱镜分光后，被第二双线偏振片调制形成两幅载频正交的全息图，被图像传感器采集到计算机中；

所述方形窗口被均匀的分成2×2个子窗口，待测物体放置在方形窗口任一子窗口之前或之内或之后，且所述的待测物体位于第一透镜的前焦面上，光阑与待测物体所放置的子窗口匹配；平面反射镜位于第一透镜和第二透镜的共轭焦平面上；第一角反射镜和第二角反射镜分别位于第一透镜和第二透镜的共轭焦平面上，且第一角反射镜调整光束在水平方向与光轴成θ_a角，第二角反射镜调整光束在垂直方向与光轴成θ_b角，或第一角反射镜调整光束在垂直方向与光轴成θ_a角，第二角反射镜调整光束在水平方向与光轴成θ_b角；第二偏振分光棱镜的分光面与光轴方向平行放置；图像传感器位于第二透镜的后焦面上。

2.根据权利要求1所述的一种基于视场反转共路数字全息的琼斯矩阵参量同步测量装置，其特征在于：所述双光源为两个互不相干的光源。

3.根据权利要求1所述的一种基于视场反转共路数字全息的琼斯矩阵参量同步测量装置，其特征在于：第一双线偏振片为两个偏振正交的线偏振片A和B，其中线偏振片A按透光轴与水平方向成0°进行放置，线偏振片B按透光轴与水平方向成90°进行放置；或线偏振片A按透光轴与水平方向成90°进行放置，线偏振片B按透光轴与水平方向成0°进行放置。

4.根据权利要求1所述的一种基于视场反转共路数字全息的琼斯矩阵参量同步测量装置，其特征在于：第二双线偏振片为两个偏振正交的线偏振片C和D，其中线偏振片C按透光轴与水平方向成+45°进行放置，线偏振片D按透光轴与垂直方向成-45°进行放置；或线偏振片C按透光轴与水平方向成-45°进行放置，线偏振片D按透光轴与垂直方向成+45°进行放置。

5.基于视场反转共路数字全息的琼斯矩阵参量同步测量方法，其特征在于：包括权利要求1至4任意一种基于视场反转共路数字全息的琼斯矩阵参量同步测量装置，步骤如下：

(1)打开光源，双光源分别发射的光束经过第一双线偏振片分别调制形成0°和90°偏振正交的两束光束，再经第一偏振分光棱镜汇合成一束光，经准直扩束系统准直扩束后，依次经过待测物体、方形窗口、第一透镜和第一非偏振分光棱镜形成聚焦的两束光；一束光照射在平面反射镜上并被反射；另一束光经第二偏振分光棱镜后分成两束偏振态正交的光束，分别照射在第一角反射镜和第二角反射镜上并被反射；经过反射的两束光束再次经过第一非偏振分光棱镜汇合成一束后，再经过光阑的滤波以及第二非偏振分光棱镜分光后，被第二双线偏振片调制形成两幅载频正交的全息图I₁和I₂，被图像传感器采集到计算机中；

(2)计算待测物体的复振幅A_ni(x,y)：

A_ni(x,y)＝IFT{C{FT{I(x,y)}·F_ni}}

其中，n＝1、2，分别表示从干涉图像中分割获得的两幅全息图；F_ni表示滤波器，i＝1、2；FT表示傅里叶变换，IFT表示逆傅里叶变换，C表示频谱置中操作；

(3)待测量的琼斯矩阵参量由下式确定：