[发明专利]一种基于最优化模型的高速椭偏测量方法及装置

说明书

本公开提供一种基于最优化模型的高速椭偏测量方法及装置，其中方法包括：建立椭偏测量系统的系统模型，所述椭偏测量系统包括起偏器、光弹调制器PEM和检偏器；将入射光的Stokes矢量和所述椭偏测量系统的各系统参数代入系统模型后得输出光的光总强度参量的表达式；根据非线性最小二乘法并结合光总强度参量的表达式进行最优化模型的逻辑设计；数据经预设的最优化模型处理后，得到椭偏测量系统中各系统参数的实际值，根据各系统参数的实际值反演计算得到出射光的Stokes矢量，相较于现有技术，将椭偏测量过程转化成最优化问题进行求解，可以抑制系统偏差造成的影响，提高测量系统的鲁棒性。

技术领域

本公开涉及椭偏测量技术领域，具体涉及一种基于最优化模型的高速椭偏测量方法及装置。

背景技术

现有光弹调制型高速椭偏测量方法通常是采用谐波分量提取的方法。该方法利用数字锁相放大器提取光强调制信号中的低次谐波分量振幅来计算Stokes矢量，并舍弃高频分量。这种方法的特点是数据处理量小，实现起来比较直观、快捷，通用性较好。

采用谐波分量提取法进行椭偏测量时，会默认PEM(Photo-elasticModulator，光弹调制器)的相关参数，如最大调制光程差、静态相位延迟量等，均为固定不变的常数，而在实际应用中，这些系统参数通常会受到外界环境变化，如温度改变、激励信号峰峰值改变、入射光方向偏差等的影响，并不是恒定不变的，这些影响一旦积累到一定程度，便会影响到测量结果的精确性。

发明内容

本公开的目的是提供一种基于最优化模型的高速椭偏测量方法及装置，以抑制系统偏差造成的影响，提高测量系统的鲁棒性。

本公开第一方面实施例提供一种基于最优化模型的高速椭偏测量方法，包括：

S1、建立椭偏测量系统的系统模型，所述椭偏测量系统包括起偏器、光弹调制器PEM和检偏器；

所述系统模型为如下公式一所示的方程：

S_out＝R(-α₃)M_aR(α₃)R(-α₂)M_pemR(α₂)R(-α₁)M_pR(α₁)S_in；

其中，S_in、S_out分别为输入光和输出光的Stokes矢量；α₁、α₂和α₃分别为起偏器、PEM和检偏器的相对坐标旋转角度；R(α)表示相对坐标旋转角度的Muller矩阵；M_pem为PEM的Mueller矩阵；M_p、M_a分别为起偏器和检偏器的Mueller矩阵；

将入射光的Stokes矢量S_in＝[S₀,S₁,S₂,S₃]和所述椭偏测量系统的各系统参数代入公式一后得输出光的光总强度参量S′_out的表达式；

其中，S₀表示光的总强度，S₁表示光的x分量和y分量的强度差，S₂表示光在+45°或-45°方向线偏振分量的强度差，S₃表示光的右旋圆偏振分量与左旋圆偏振分量的强度差；