恭喜合肥工业大学;合肥工业大学智能制造技术研究院方勇获国家专利权
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龙图腾网恭喜合肥工业大学;合肥工业大学智能制造技术研究院申请的专利一种基于液晶相位延迟器的偏振组件穆勒矩阵优化方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN113758871B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-04-08发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202110946539.6,技术领域涉及:G01N21/01;该发明授权一种基于液晶相位延迟器的偏振组件穆勒矩阵优化方法是由方勇;岳明强;李进晔;胡俊涛设计研发完成,并于2021-08-18向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于液晶相位延迟器的偏振组件穆勒矩阵优化方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于液晶相位延迟器的偏振组件穆勒矩阵优化方法,属于偏振光领域,具体为在一种由两片液晶相位延迟器和一片偏振片构成的偏振组件中,引入随温度和电压变化的快轴方位角和相位延迟,优化了偏振组件的穆勒矩阵,消除因未考虑快轴方位角随温度和电压变化而产生的误差。
本发明授权一种基于液晶相位延迟器的偏振组件穆勒矩阵优化方法在权利要求书中公布了:1.一种基于液晶相位延迟器的偏振组件穆勒矩阵优化方法,用于由两片液晶相位延迟器和一片线偏振片构成的偏振组件,所述偏振组件配合照明光源时构成偏振态发生器PSG,偏振组件配合光强探测器时构成偏振态探测器PSA,其特征在于:在所述偏振组件的穆勒矩阵中,引入随温度变化的快轴方位角,由此得到所述偏振组件优化的穆勒矩阵,包括以下步骤:步骤1、获取两片液晶相位延迟器快轴方位角关于温度和电压的对应关系θT,U,其中θ表示每片液晶相位延迟器快轴方位角,T表示每片液晶相位延迟器温度,U表示每片液晶相位延迟器驱动电压;步骤2、获取两片液晶相位延迟器相位延迟关于温度和电压的对应关系δT,U,其中δ表示每片液晶相位延迟器的相位延迟;步骤3、将每片液晶相位延迟器已经标定好的快轴方位角关于温度和电压的对应关系θT,U和相位延迟关于温度和电压的对应关系δT,U带入穆勒矩阵理论模型Mθ,δ中,得到对应片液晶相位延迟器改写后的穆勒矩阵MT,U如公式1所示:MT,U=MθT,U,δT,U1;步骤4、根据偏振态发生器PSG和偏振态探测器PSA各自入射光、出射光的斯托克斯矢量关系,分别有以下公式:Sout=M1T,U1×M2T,U2×MP×Sin=MPSGT,U1,U2×Sin2,Sout=MP×M2T,U2×M1T,U1×Sin=MPSAT,U1,U2×Sin3,公式2、3中,M1和M2分别为两片液晶相位延迟器的穆勒矩阵,U1和U2分别为两片液晶相位延迟器的驱动电压,MP是构成偏振组件的线偏振片的穆勒矩阵,MPSG和MPSA分别是偏振态发生器PSG和偏振态探测器PSA整体的穆勒矩阵,Sin和Sout分别是入射光和出射光的斯托克斯矢量;在公式2和公式3中,若温度T确定,对于偏振态发生器PSG的任意一组电压组合U1,U2,PSG会产生一个特定偏振态的光束,如果用这束光照射到具有相同电压组合U1,U2的偏振态探测器PSA上,检测到的光强将会是最大的;除去偏振态发生器PSG的光源部分和偏振态探测器PSA的光强探测器部分,其余组件拥有完全相同的结构,即所要优化的偏振组件;可用穆勒矩阵MGT,U1,U2来描述这个偏振组件,如公式4所示:Sout=M2T,U2×M1T,U1×MP×Sin=MGT,U1,U2×Sin4,其中,出射光Sout的第一个分量Sout0代表亮度,第一个分量Sout0是入射光Sin的线性函数,如公式5所示:I=Sout0=αSin0+βSin1+γSin2+εSin35,公式5中,I表示亮度,α、β、γ、ε分别是矩阵MGT,U1,U2第一行的阵元m11T,U1,U2、m12T,U1,U2、m13T,U1,U2、m14T,U1,U2Sin0、Sin1、Sin2、Sin3是入射光Sin的四个斯托克斯分量;对于公式4,若温度T已知,使用不同的电压组合可以获得不同的MG矩阵;对于给定的入射光Sin,假设有4个暂时未知的电压组合U11,U12、U21,U22、U31,U32、U41,U42,则有4个穆勒矩阵MG1T,U11,U12、MG2T,U21,U22、MG3T,U31,U32、MG4T,U41,U42,结合公式5建立一个线性方程组如公式6所示: 公式6中,α1、β1、γ1、ε1是矩阵MG1T,U11,U12第一行的阵元,α2、β2、γ2、ε2是矩阵MG2T,U21,U22第一行的阵元,α3、β3、γ3、ε3是矩阵MG3T,U31,U32第一行的阵元,α4、β4、γ4、ε4是矩阵MG4T,U41,U42第一行的阵元,I1、I2、I3、I4代表亮度,I1等于α1Sin0+β1Sin1+γ1Sin2+ε1Sin3,I2等于α2Sin0+β2Sin1+γ2Sin2+ε2Sin3,I3等于α3Sin0+β3Sin1+γ3Sin2+ε3Sin3,I4等于α4Sin0+β4Sin1+γ4Sin2+ε4Sin3,矩阵ML是对于公式6所示线性方程组,使用矩阵ML的条件数来表征Sin对于其亮度I的误差和不确定度的敏感性,矩阵ML的条件数CNML定义为矩阵ML最大奇异值与最小奇异值的比值,如公式7所示: 公式7中,σmax和σmin分别是矩阵ML不为零的最大奇异值和最小奇异值,矩阵ML的条件数越小,说明入射光Sin对于亮度I的误差或不确定度越不敏感;步骤5、计算得到矩阵ML的条件数达到理论最小值时两片液晶相位延迟器的驱动电压U11,U12、U21,U22、U31,U32、U41,U42,将计算得到的驱动电压代入用于描述偏振组件的穆勒矩阵MGT,U1,U2,得到优化的穆勒矩阵MG1T,U11,U12、MG2T,U21,U22、MG3T,U31,U32、MG4T,U41,U42。
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