基于偏振光分束成像的旋光角度场探测装置及其测量方法

摘要

本发明公开了一种基于偏振光分束成像的旋光角度场探测装置及其测量方法。该装置包括偏振光产生装置、偏振光分束装置、光接收与成像装置、图像采集装置与数据处理系统，所述偏振光产生装置出射一束线偏振光，线偏振光垂直入射到所述偏振光分束装置，经所述偏振光分束装置出射形成两束线偏振光，这两束光分别被所述光接收与成像装置接收，然后通过所述图像采集装置将两束光的光强信息传递给所述数据处理系统，经所述数据处理系统处理后得出旋光角度场。本发明探测过程不需手动调节，操作简单且避免了手动调节引入的误差，采用成像及图像处理算法能直接获得偏振态的二维场，探测结果更加直观、准确，且不受光源波动的影响。

主权项

一种基于偏振光分束成像的旋光角度探测装置的测量方法，所述旋光角度探测装置包括偏振光产生装置、偏振光分束装置、光接收与成像装置、图像采集装置与数据处理系统，所述偏振光产生装置出射一束线偏振光，线偏振光垂直入射到所述偏振光分束装置，经所述偏振光分束装置出射形成两束线偏振光，这两束线偏振光分别被所述光接收与成像装置接收，然后通过所述图像采集装置将两束线偏振光的光强信息传递给所述数据处理系统，经所述数据处理系统处理后得出旋光角度场；所述的偏振光产生装置包括依次设置的激光器、光衰减器、扩束镜、线偏振片，激光器产生的光源中心与其余的光学器件中心对准；所述的偏振光分束装置采用偏振光分束镜，对准入射的所述线偏振光束且将其分为振动方向相互垂直的两束线偏振光；所述的光接收与成像装置包含两个相同的高精度CCD探测器，所述偏振光分束装置出射的两束线偏振光分别垂直入射到所述两个相同的高精度CCD探测器上，线偏振光的光学中心与所述CCD探测器中心对准；所述的图像采集装置包括能同时采集两路图像信号的图像采集卡；所述数据处理系统包括计算机；其特征在于，包含步骤如下：(1)利用激光器产生激光，激光经光衰减器、扩束镜和线偏振片后形成一束线偏振光；(2)线偏振光垂直入射到偏振光分束镜上，经偏振光分束镜分束后形成两束振动面相互垂直的线偏振光；(3)采用两特性相同的高精度CCD探测器接收两束线偏振光，并通过图像采集卡将光强信息传递给计算机；(4)计算机通过图像处理，对采集的两幅图片进行灰度化，并 将灰度图片中每一象素用其邻域的灰度中值来代替该象素值；将两束线偏振光图片进行滤波、匹配，然后对两幅图片进行“差除和”处理，再将结果反正弦变化得出旋光角度值，具体包括以下步骤：1)对采集的两幅图片进行灰度化，并将灰度图片进行3×3的中值滤波；2)对两幅图片进行匹配：在待匹配图像中提取特征点；通过计算特征点间的互相关值建立特征点相似度矩阵；利用奇异值分解生成特征点匹配矩阵并获得特征点间的对应关系；3)对匹配好的图片，每点像素做“差除和”处理，并将结果做反正弦变化得到2倍的旋光角度的变化量。