[发明专利]基于涡旋波片的空间调制偏振检测方法

权利要求书

1.基于涡旋波片的空间调制Stokes检测方法，其特征在于，建立任意偏振光入射时探测面的强度分布同四种特定偏振光探测面的强度分布之间的关系，通过四次旋转偏振器件获取所述四种特定偏振光探测面的强度分布，实现检测系统的加工和对准误差的标定；所述四次旋转偏振器为旋转3次单快轴波片和1次偏振片；

建立光子偏振态及偏振几率的理论模型，将实验获得的待测光场强度分布输入所述理论模型中，利用混合梯度下降算法求解最大的光子偏振几率及所对应的Stokes参量，所述混合梯度下降算法即为枚举算法—梯度下降算法—枚举算法的结合算法。

2.如权利要求1所述的基于涡旋波片的空间调制Stokes检测方法，其特征在于，所述四种特定偏振光探测面为水平、+45度线偏振态和左、右圆偏振态入射时探测面。

3.如权利要求1或2所述的基于涡旋波片的空间调制Stokes检测方法，其特征在于，所述任意偏振光入射时探测面的强度分布同四种特定偏振光探测面的强度分布之间的关系为：

其中，I表示任意偏振光入射时探测面的强度分布，I_H、I_P、I_L、I_R分别表示水平、+45度线偏振态和左、右圆偏振态入射时探测面的强度分布，s₁,s₂,s₃表示入射光归一化的偏振态。

4.如权利要求1所述的基于涡旋波片的空间调制Stokes检测方法，其特征在于，所述方法对于待测弱光场的强度分布，使用阈值滤波对弱光图像进行去噪处理：

其中，I_i是实验测得的弱光场下的待测偏振光强度分布在i像素点的强度值，N表示总像素数，λ表示可调参数，SNR表示弱光强度分布的信噪比。

5.如权利要求1所述的基于涡旋波片的空间调制Stokes检测方法，其特征在于，所述检测方法中，采用了基于涡旋四分之一波片的空间调制偏振仪。

6.如权利要求1所述的基于涡旋波片的空间调制Stokes检测方法，其特征在于，所述混合梯度下降算法具体为：

步骤1、使用直接枚举算法搜索初始的Stokes参量的最优解，为步骤2梯度下降算法提供初始值；

步骤2、将步骤1所得的初始值代入梯度下降算法迭代搜索Stokes参量的最优解，每次搜索Stokes参量的最优解需要更新偏振几率，当偏振几率的梯度为正时梯度下降的方向被设置为1，反之梯度下降的方向被设置为-1；

步骤3、利用步骤2的结果使用直接枚举算法获得测量的Stokes参量及最大的光子偏振几率。

7.基于涡旋波片的空间调制Mueller检测方法，其特征在于，建立任意偏振光入射时探测面的强度分布同四种特定偏振光探测面的强度分布之间的关系，通过四次旋转偏振器件获取所述四种特定偏振光探测面的强度分布，实现检测系统的加工和对准误差的标定；所述四次旋转偏振器为旋转3次单快轴波片和1次偏振片；

用多快轴1/4波片替换单快轴波片，产生入射样品的4种线性无关的偏振态，经过样品后产生4种出射偏振态；每一种所述出射偏振态依据以下检测方法求解；

建立光子偏振态及偏振几率的理论模型，将每一种出射偏振态输入所述理论模型中，利用混合梯度下降算法求解最大的光子偏振几率及所对应的Stokes参量，所述混合梯度下降算法即为枚举算法—梯度下降算法—枚举算法的结合算法；

进而获得样品的Mueller矩阵。