基于穆勒矩阵的偏振成像系统设计
描述光束偏振态最普遍最全面的方法，是用一组物理量纲完全相同的参量——斯托克斯参量来描述的。而将描述器件性质的穆勒矩阵与斯托克斯参量相结合，能够解决几乎所有的偏振光传播问题。
本文就是通过设计光学成像系统采集入射光与散射光的信息计算出其对应斯托克斯矢量，并回算出目标物的穆勒矩阵，同时我们也对穆勒矩阵进行了一定的简化分析，使其包含更多我们所需的信息。
关键词 偏振 穆勒矩阵 斯托克斯参量
毕业论文设计说明书外文摘要
Title Abstract
During the propagation of light,owing to the difference of object properties,the polarization of light which reflected or scattered from the surface of object will change,thus it load many detailed information of object which is named as property polarization of targets.Therefore,it provide probabilities to use polarization of light to discriminate or search target.
The most general and the most overall method of describing the polarization state of light beam is to use a group of parameters with all the same physical dimension --Stokes parameter.And the combination of matrix of Muller which describes properties of devices with Stokes parameter can solve almost all problems of the propagate of the polarized light.
In this article,we calculated the Stokes vector of incident light and scattered light by using a optical system to collect information,and back calculated the Muller matrix of the target.Besides,we also simplified and analyzed the Muller matrix in order to make it contain more information which we need.
Keywords polarization Muller matrix parameter of Stokes
目 次
1 引言1
2 偏振光及其光学系统2
2.1 偏振光的表征方法2
2.2 偏振光学系统的多种表征方法8
3 穆勒矩阵的实验测量方法10
3.1 实验装置10
3.2 测量散射光的斯托克斯参量11
3.3 计算穆勒矩阵11
3.4 几种典型目标物质的穆勒矩阵测量计算14
4 穆勒矩阵的简化分析20
4.1 穆勒矩阵的偏振特性20
4.2 基本关系式和定义20
4.3 穆勒矩阵的分解与简化22
4.4 穆勒矩阵的具体分析24
结论 27
致谢 28
参考文献29
1 引言
偏振是各矢量波共有的一种性质。在光波的传播过程中，由于物体性质状态的不同，从物体表面反射、散射的光波，其偏振态将发生变化，从而加载了目标的很多详细信息，即目标的特性偏振。获得目标的偏振信息，能够反映目标物体对入射光相互作用的偏振特征。
如今偏振技术以前所未有的规模和速度发展，除已应用于光测弹性方法中测定机械结构的应力分布、测定晶轴方位、测定糖溶液的浓度以外，还有更广阔的前途：电光、磁光、液晶、光通讯、光开关、光调制、外插探测、薄膜参数测量、生物细胞荧光测量、图像识别，乃至最新的生物芯片探测，可以说偏振光的应用无处不在。
描述光束偏振态的数学方法有很多：电矢量法、琼斯矢量法、斯托克斯参量法、作图法等等[1]。在这些方法中，斯托克斯参量法是一种最普遍的方法，它可用于表示完全偏振光、部分偏振光乃至自然光，囊括了自然界中所有的偏振形态。
1948年，Muller在研究光与物体的相互作用的基础上发明了用于偏振态变换的穆勒矩阵，使得矩阵光学有了进一步的发展。根据入射光和反射光的斯托克斯参量可以计算出目标的穆勒矩阵，即目标物质自身所表现的偏振特性。而目标的穆勒矩阵与其自身的属性如材质、表面粗糙度、形状等等相关，因此通过对目标反射光偏振态的检测，然后回算目标物穆勒矩阵，可以得到反映物质的更多特性参数，对于目标的识别、状态的检测、准确的判断提供更加可靠的信息[2]。