[发明专利]一种烟雾粒子穆勒矩阵的偏振测量系统

说明书

本发明公开了一种烟雾粒子穆勒矩阵的偏振测量系统，属于偏振检测领域，包括发射系统、分束起偏系统、起偏系统、烟雾粒子模拟系统、分光系统、检偏系统和计算机数据处理系统，发射系统、烟雾粒子模拟系统、分光系统和检偏系统依次设置在光束传输方向的主光路上，分束起偏系统和起偏系统设置在同一波轮上，波轮旋转到第一位置时，分束起偏系统切换进入光束传输方向的主光路上，波轮旋转到第二位置时，起偏系统切换进入光束传输方向的主光路上；本发明通过波轮旋入一次系统操作代替传统烟雾介质穆勒矩阵测试中对偏振元件四次调节的操作，即可完成对十六组穆勒矩阵的测量，减少操作步骤，避免误差，提高实验准确度。

技术领域

本发明涉及偏振检测领域，更具体地，涉及一种烟雾粒子穆勒矩阵的偏振测量系统。

背景技术

燃料燃烧、尾气排放，导致空气污染严重，出现严重的雾霾现象。雾霾的出现不仅对人们的身体健康产生极大的危害，还会影响交通安全，甚至导致气象变异。雾霾天气已经被公认为是灾害天气。因此对雾霾环境中烟雾粒子的研究已经受到关注。

偏振光在传输过程中因为烟雾粒子的散射作用，偏振状态会发生改变。这种偏振态的变化可以用穆勒矩阵来表示。偏振光发生散射的同时，也携带了粒子的信息。不同烟雾粒子的穆勒矩阵不同。穆勒矩阵的16个元素，包含了被测物质的强度特性、双向衰减特性、偏振特性以及退偏振和相位延迟特性。

传统的穆勒矩阵测量系统大多是利用偏振片、波片组成的起偏系统和检偏系统，采用不同的起偏、检偏组合，通过36次或16次独立的测量计算出目标穆勒矩阵，该系统对于测量稳定的液体环境具有可行性。但对于实时性要求较高的非稳定烟雾等气体介质，为了保证测试的准确性，目前最少的操作为4次独立调节，且每次调节后进行测试前需将烟雾调整为前一次测量的等效状态，如：现有已公开的用于烟雾介质散射特性穆勒矩阵图样的分振幅型测量方法，详见专利文献号CN104865224B。

对于烟雾调节的精度要求较高，增加测试难度，不仅操作复杂、耗费时间长，而且在实验过程中，每一次的调节以及记录的不同时性都会对探测结果的准确性产生影响，进而增加误差。

发明内容

本发明的目的是：针对现有穆勒矩阵测量系统操作复杂、耗时长而且有误差的问题，为了研究烟雾粒子的穆勒矩阵，而提供了一种烟雾粒子穆勒矩阵的偏振测量系统。

本发明为实现上述目的采用的技术方案是：一种烟雾粒子穆勒矩阵的偏振测量系统，其特征在于，包括：发射系统、分束起偏系统、起偏系统、烟雾粒子模拟系统、分光系统、检偏系统和计算机数据处理系统，发射系统、烟雾粒子模拟系统、分光系统和检偏系统依次设置在光束传输方向的主光路上，分束起偏系统和起偏系统设置在同一波轮上，波轮旋转到第一位置时，分束起偏系统切换进入光束传输方向的主光路上，波轮旋转到第二位置时，起偏系统切换进入光束传输方向的主光路上，且分束起偏系统、起偏系统位于发射系统和烟雾粒子模拟系统之间；

其中：

所述发射系统用于发射准直的平行激光束；

所述分束起偏系统用于将所述发射系统发射的激光束均匀分成能量相同且偏振态彼此不同的三路光束，且三路光束分别沿第一分束通道、第二分束通道和第三分束通道传输，第一分束通道、第二分束通道和第三分束通道相互平行，以第二分束通道为对称轴，第一分束通道和第三分束通道位于第二分束通道两侧，沿第一分束通道方向射出的光为水平偏振光或垂直偏振光，沿第二分束通道方向射出的光为+45°偏振光或-45°偏振光，沿第三分束通道方向射出的光为右旋偏振光或左旋偏振光；

所述起偏系统包括偏振片a，偏振片a用于将所述发射系统发射的激光束调整为水平偏振光、垂直偏振光、+45°偏振光或-45°偏振光中的一种，且不同于所述分束起偏系统出射的三路光束的偏振态；

所述烟雾粒子模拟系统用来存放待测烟雾粒子，烟雾粒子模拟系统开设有三个光射入窗口、三个光射出窗口；