雙旋轉(zhuǎn)波片Mueller矩陣測(cè)量系統(tǒng)的理論分析

雙旋轉(zhuǎn)波片Mueller矩陣測(cè)量系統(tǒng)的理論分析報(bào)告人：侯俊峰

指導(dǎo)老師：王東光2009.9雙旋轉(zhuǎn)波片Mueller矩陣測(cè)量系統(tǒng)的理論分析共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!研究目的：擬建立一套能夠?qū)Υ欧治銎骶芏?biāo)的實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)設(shè)備，在此基礎(chǔ)上完成對(duì)磁分析器的定標(biāo)。磁分析器的測(cè)量精度主要決定于該設(shè)備的檢測(cè)精度，因此該系統(tǒng)的校準(zhǔn)、系統(tǒng)誤差、檢測(cè)精度是研究的重點(diǎn)。雙旋轉(zhuǎn)波片Mueller矩陣測(cè)量系統(tǒng)的理論分析共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!主要內(nèi)容：雙旋轉(zhuǎn)波片Mueller矩陣測(cè)量系統(tǒng)的基本原理誤差分析下一步的工作雙旋轉(zhuǎn)波片Mueller矩陣測(cè)量系統(tǒng)的理論分析共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!令：理想情況下：易得：I的Fourier系數(shù)是M中各個(gè)元素的線性函數(shù)。Fourier變換求得各個(gè)系數(shù)，然后通過一系列的線性方程組求得M的所有元素。Azzam,R.M.A,OpticsLetters,1978雙旋轉(zhuǎn)波片Mueller矩陣測(cè)量系統(tǒng)的理論分析共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!第二部分誤差分析問題：如何確定兩波片的轉(zhuǎn)速比n1/n2系統(tǒng)誤差及其影響（對(duì)于矩陣影響很大，尤其是高精度測(cè)量）方位角和延遲的誤差分析（公式推導(dǎo)）一、條件數(shù)的引入探測(cè)強(qiáng)度I的微小變化可能導(dǎo)致M矩陣較大的誤差，如何求得穩(wěn)定的W矩陣極其重要。因此引入條件數(shù)的概念。條件數(shù)越小系統(tǒng)越穩(wěn)定。（要求det(W)≠0）雙旋轉(zhuǎn)波片Mueller矩陣測(cè)量系統(tǒng)的理論分析共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!二、方位角和延遲的誤差分析D.H.GoldsteinandR.A.Chipman,J.Opt.Soc.A,1990基準(zhǔn)，零度延遲誤差，方位角誤差延遲誤差，方位角誤差方位角誤差五個(gè)誤差參數(shù)Note:兩波片的相位延遲均為90度！雙旋轉(zhuǎn)波片Mueller矩陣測(cè)量系統(tǒng)的理論分析共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!D.H.GoldsteinandR.A.Chipman,J.Opt.Soc.A,1990雙旋轉(zhuǎn)波片Mueller矩陣測(cè)量系統(tǒng)的理論分析共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!TheidentitymatrixMeasuredMuellermatricesforacalibration(nosample)pensatedMuellermatrixfornosample雙旋轉(zhuǎn)波片Mueller矩陣測(cè)量系統(tǒng)的理論分析共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!雙旋轉(zhuǎn)波片Mueller矩陣測(cè)量系統(tǒng)的理論分析共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!部分：基本原理測(cè)量系統(tǒng)示意圖1.1基本原理雙旋轉(zhuǎn)波片Mueller矩陣測(cè)量系統(tǒng)的理論分析共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!1.2三種方法比較法一：直接測(cè)量原理：調(diào)整兩波片的方位角，使A和P各獲取4個(gè)線性無關(guān)的Stokes矢，從而得到16個(gè)以M各元素為未知數(shù)的線性無關(guān)方程組。解方程組，求得M矩陣。缺點(diǎn)：手動(dòng)調(diào)整，不方便且誤差大，測(cè)量時(shí)間長。法二：半自動(dòng)測(cè)量原理：一波片（R1）以一定的角速度旋轉(zhuǎn)，另一波片（R2）固定。R2每轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)方位后，固定R2，R1旋轉(zhuǎn)，探測(cè)器以一定頻率接收。多次轉(zhuǎn)動(dòng)R2，探測(cè)得到一系列M元素的線性方程組，由最小二乘法可求得M。缺點(diǎn)：R2需要手動(dòng)調(diào)整，誤差較大，測(cè)量周期也較長。法三：全自動(dòng)測(cè)量（雙旋轉(zhuǎn)波片Mueller矩陣測(cè)量系統(tǒng)）優(yōu)點(diǎn)：電腦控制，誤差較小，且測(cè)量時(shí)間可以根據(jù)探測(cè)器響應(yīng)周期決定。探測(cè)器響應(yīng)愈快，測(cè)量時(shí)間可以很短。P.S.Hauge,J.Opt.Soc.Am,1978雙旋轉(zhuǎn)波片Mueller矩陣測(cè)量系統(tǒng)的理論分析共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!兩波片轉(zhuǎn)速比為1/5（3度和15度）,初始相位均為0度，測(cè)120次。求得條件數(shù)與波片延遲之間的曲線圖。得到延遲為127度時(shí)，條件數(shù)最小為21.延遲為90度時(shí)，條件數(shù)比較大。初始相位均為0度，波片延遲為127度，測(cè)120次。求得條件數(shù)與兩波片轉(zhuǎn)數(shù)比之間的曲線圖?？梢?，轉(zhuǎn)數(shù)比為1:1,2:1,3:1,4:1時(shí)為奇異矩陣，且5:1,5:2,5:3以及更高時(shí)，條件數(shù)幾乎不變?yōu)?1。由于5:1時(shí)所得到的頻率最低，故旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)為5:1.MatthewH.Smith,SPIE,2002雙旋轉(zhuǎn)波片Mueller矩陣測(cè)量系統(tǒng)的理論分析共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!分析方法：雙旋轉(zhuǎn)波片Mueller矩陣測(cè)量系統(tǒng)的理論分析共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!Errorpensation：D.H.Goldstein,AppliedOptics,1992First,thepolarimeterisoperatedwithnosampleandFouriercoefficientsobtainedfromthemeasuredmodulatedintensity.Second,usingerror-pensationequationswithmatrixelementsoftheidentitymatrixinsertedfortheMuellermatrixelements,calculatetheerrorsintheelementorientationsandretardances.Third,intheroutineuseofthepolarimeter,thesystematicerrorsintheFouriercoefficientsarisingfromtheimperfectionsarepensatedforbyusingtheerror-pensatedequationswithexperimentallydeterminederrorvaluestoobtaintheerror-pensatedsampleMuellermatrixelementsasafunctionofmeasuredFouriercoefficients.雙旋轉(zhuǎn)波片Mueller矩陣測(cè)量系統(tǒng)的理論分析共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!Weakpolarizationelement（aLens）Strongpolarizationelement(linearpolarizer,righthandcircularpolarizer,andlefthandcircularpolarizer)KiyoshiICHIMOTO,KazuyaSHINODA,Natl.Astron.Obs.JapanVol.9.11–19(2006)雙旋轉(zhuǎn)波片Mueller矩陣測(cè)量系統(tǒng)的理論分析共16頁，您