[发明专利]一种二维琼斯矩阵参量的全息测量方法及实施装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种二维琼斯(Jones)矩阵参量的全息测量方法及实施装置。

背景技术

当一束光通过偏振敏感材料后，除了振幅和相位会发生变化，它的偏振态也会发生改变。一般情况下，透过偏振敏感材料的光场E^out和入射光场Eⁱⁿ之间的关系可以表示为：

E→out=TE→inorExoutEyout=TxxTxyTyxTyyExinEyin,---(1)]]>

其中，矩阵T的四个复值矩阵参量表征了物体的矢量透射特性，矩阵T通常被称作琼斯矩阵或透射矩阵。透射矩阵T的实验测量技术在软物质物理、细胞生物学、生物物理学、化学和矿物质学等涉及偏振敏感材料的科学和技术研究领域都有重要的学术和应用价值(参见文献1-文献7)。

目前，虽然已有多种方法可用来定量测量物体的诸如双折射和斯托克斯参量等偏振敏感信息(参见文献8-文献20)，但是它们都不能用来直接测量物体的琼斯矩阵信息。最新的技术包括琼斯相位显微技术(参见文献21)和改进的偏振全息显微术(参见文献22)，但这两种技术存在以下缺点：

(1)琼斯相位显微技术采用离轴全息术实现了样品的二维琼斯矩阵参量的直接测量。但是，这一技术不适合对偏振敏感样品进行动态研究，因为利用该技术测量琼斯矩阵参量需要进行四步测量，测量过程中还需要精确控制输入、输出偏振器件的转动；

(2)改进的偏振全息显微术仍然需要进行两步测量，而且在测量过程中入射光的偏振态还需要在两个正交的偏振态间重复改变，这需要用到光学斩波器和同步图像采集系统。

因此，到目前为止，如何实现二维琼斯矩阵参量的实时测量仍然是一个亟待解决的问题。其中，所提到的文献是指：

文献1：R.Oldenbourg,“A new view on polarization microscopy,”Nature 381(6585),811–812(1996).

文献2：K.Katoh,K.Hammar,P.J.S.Smith,and R.Oldenbourg,“Birefringence imaging directly reveals architectural dynamics of filamentous actin in living growth cones,”Mol.Biol.Cell 10(1),197–210(1999).