[发明专利]Mueller矩阵图像的获取系统及获取方法

说明书

本发明Mueller矩阵图像的获取系统及获取方法，公开了包括依次设置形成光学系统的光源S、准直镜CL、起偏器P、样品V、超表面M、成像镜L、探测器D；超表面M具体结构为：在单晶硅片上表面沉积金属膜，以单晶硅片中心为坐标原点，划分为四个象限，对每个象限的金属膜表面采用光刻工艺按照偏振吸收角度开设印刻单元，每个印刻单元内刻蚀金属纳米线和硅纳米线；成像镜L包括四个凸透镜，每个凸透镜的光轴正对每个象限的中心；本发明中采用超表面作为检偏臂，不存在运动部件，与现有装置相比，在分析目标表面出射光的偏振态时不需要进行旋转，可通过单次曝光得到偏振态的变化，探测时间更快。

技术领域

本发明属于偏振探测技术领域，具体涉及Mueller矩阵图像的获取系统，还涉及Mueller矩阵图像的获取方法。

背景技术

被测目标对入射光的偏振响应采用Mueller矩阵描述，通过获取Mueller矩阵图像可以得到目标表面每个像素的偏振态。目前国际上只有少数科研机构对Mueller矩阵成像装置开展相关研究工作，尤其是快速测量Mueller矩阵图像的装置仍处于原理探索与实验验证阶段，其技术手段尚未成熟。Mueller矩阵图像获取装置的核心部分包括起偏臂与检偏臂。起偏臂用于产生与目标发生相互作用的偏振态，检偏臂用于分析入射光与目标发生相互作用后偏振态的变化。现有Mueller矩阵图像的装置在工作中一般需要旋转检偏臂的偏振调制元件至少四次用于分析偏振态的变化，完成一次测量的工作时间较长，无法对快速变化的目标进行探测。

发明内容

本发明的目的是提供Mueller矩阵图像的获取系统，解决现有Mueller矩阵图像测量装置测量时间长的问题。

本发明的另一个目的是提供Mueller矩阵图像的获取方法。

本发明所采用的技术方案是，Mueller矩阵图像的获取系统，包括依次设置形成光学系统的光源S、准直镜CL、起偏器P、样品V、超表面M、成像镜L、探测器D；

超表面M具体结构为：在单晶硅片上表面沉积金属膜，以单晶硅片中心为坐标原点，划分为四个象限，对每个象限的金属膜表面采用光刻工艺按照偏振吸收角度开设印刻单元，每个印刻单元内刻蚀金属纳米线和硅纳米线；

成像镜L包括四个凸透镜，每个凸透镜的光轴正对每个象限的中心。

本发明的特点还在于：

对每个象限的偏振吸收角度为：第一象限为与X轴平行，第二象限为与X轴垂直，第三象限为与X轴正方向呈45°夹角，第四象限为与X轴正方向呈-45°夹角。

金属膜为铝膜，厚度为0.6μm。

光源S发光频率为8-12um。

本发明所采用的另一个技术方案是，Mueller矩阵图像的获取方法，，使用Mueller矩阵图像的获取系统，具体按照以下步骤实施：

光源S发出的非偏振光依次经过准直镜CL、起偏器P产生线偏振光，线偏振光经过样品V后形成的透射光，透射光经过超表面M与成像镜L在探测器D上形成四副图像，通过四副图像上光照强度之间的加减运算得目标图像中每个像素对应的偏振态；

改变起偏器P的透光轴4次，并结合获取的四副图像的强度反演出目标表面每个像素对应的Mueller矩阵。

本发明的有益效果是：

本发明的Mueller矩阵图像的获取系统，采用超表面作为检偏臂，不存在运动部件，与现有装置相比，在分析目标表面出射光的偏振态时不需要进行旋转，可通过单次曝光得到偏振态的变化，探测时间更快。

附图说明

图1是本发明Mueller矩阵图像的获取系统结构示意图；

图2是本发明中超表面结构示意图；