第35卷，第8期 2015年8月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
LCVR和AOTF的光谱偏振测量新策略
Vol.35,No.8-pp2362-2367
August,2015
王耀利".2,"，张瑞1.2,3，王志斌1.2.3，温廷敦",2，李克武1.2.3
1.中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西太原030051
2，申北大学电子测试技术国家重点实验室，山西太原030051 3.山西省光电信息与仪器工程技术研究中心，山西太原030051
摘要现有利用液晶相位可变延退器（LCVR)和声光可调谐滤光器（AOTF)的偏振测量方法较为繁项，故提出广一种光谱偏振测量新策略，去除广机械运动，并且相位延退量的选取从四组减少为两组。采用两个 LCVR和一个AOTF，通过两个相同型号探测器分别测量土1级衍射光，实现光谱偏振测量。电脑控制 LCVR和AOTF的驱动系统分别实现所需相位延退量和波长选择，通过扫描射频驱动整个频段得到被测光的光谱信息。叙述了方法的具体原理，分析了AOTF的偏振模型，通过理论计算LCVR和AOTF的Muller 矩阵，推导出了相应的斯托克斯Stokes)失量中的I，Q，U的测量公式。分析并仿真了相位延迟量微小偏差对整个系统测量误差的影响，结果显示相位延退量在土元/100范围内相对误差<3%。实验验证了测量系统的可行性和准确性，测量误差总体<6%。为偏振测量提供了一种简单可行且精度较高的新方法，具有重要的应用价值，
关键词液晶相位可变延退器：声光可调谐滤光器：偏振测量：斯托克斯失量
中图分类号：0436.3
引言
文献标识码：A
DOI; 10, 3964/j. issn. 1000-0593(2015 )08-2362-06
光片光谱分辨率高，可达到nm量级，从而提高了整个系统的测量精度
在用AOTF测量偏振态的方法中，采用一个探测器和两
光谱偏振测量不仅能够得到自标的光谱信息，而且还能得到识别度更高的偏振信息，通过对光谱和偏振信息的综合利用，可以提高对所测目标的探测和识别能力。在气溶胶检测、生物医学、工农业和天文等领域有非常重要的应用前景1-9]。由于Stokes矢量既可以表示全偏振光，也可以表示部分偏振光和非偏振光，因此偏振特性主要用Stokes失量（I QUV)"表示[]，对于全偏振光有：=Q++V"；部分偏振光有T>O十U十V。自然界中主要是部分偏振光和非偏振光，并且包含的圆偏振信息（V)很少，所以偏振信息主要是对Stokes失量中的I，Q，U的测量
在已有的基于液晶相位可变延迟器(LCVR)测偏振的方法中，大部分是在两个LCVR之后加偏振片和滤光片，其缺点是需要机械转动：而AOTF作为一种新型的滤光器件，它本身又带有检偏的作用，因此用AOTF代替LCVR之后的线偏振片和滤光片，不仅使结构更加简单，而且整个系统作为一个电调谐系统，全部由电脑控制，稳定性更好。另外。 AOTF光谱范围宽，可覆盖可见光和近红外整个波段；较滤
收稿日期：2014-07-01，修订日期：2014-10-08
个LCVR，需要取四组不同的相位延退量才可以得到Stokes 失量中的前三个参量12]，因此本文提出用两个探测器分别对AOTF的士1级衍射光进行探测，由于AOTF的士1级衍射光分别对应角偏振方向互成90°的线偏振光，所以对于 LCVR只取两组相位延退量即可得到Stokes失量中的前三个参量。
偏振测量系统
基于LCVR和AOTF的光谱偏振测量系统如图1所示，被测光经过两个LCVR（如图1中的LCVR1和LCVR2，其中LCVR1的快轴方向与X轴夹角为0°，LCVR2的快轴方向与X轴夹角为45°相位调制后，经过AOTF实现滤光，再由探测器获得土1级衍射光强，最后通过计算机得到被测光的偏振信息。对于特定波长的偏振测量，电脑根据该波长相位延退要求，控制LCVR驱动电压以实现所需相位延退，同时控制AOTF的驱动频率实现所需波长的选择。由于AOTF
基金项目：国际科技合作项目（2013DFR10150），国家自然科学基金仪器专项基金项目（61127015)资助
作者简介：王耀利，1987年生，中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室博士研究生
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