偏振測量是指測量光偏振狀態(tài)的過程或者技術(shù)；或指測量光偏振狀態(tài)和材料的遲滯举反、退偏以及衰減特性的技術(shù)懊直。相關(guān)的光學(xué)儀器是偏振測量儀，其可以分為測量光束的偏振測量儀（Stokes）和測量樣片的偏振測量儀（Mueller）火鼻。進(jìn)一步分類室囊，還可以按照是否測量獲得所有偏振特性參數(shù)來分類，故測量光束的偏振測量儀可分為完全Stokes偏振測量儀或?qū)tokes偏振測量儀魁索。測量樣片的偏振測量儀融撞，也有完全和部分的Mueller偏振測量儀之分。還有一種方法是按照劃分主光束的方式分類粗蔚〕①耍總之，偏振測量儀在工業(yè)測量領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用鹏控，在本文中將介紹一些偏振測量儀的基本原理致扯，以及相關(guān)的應(yīng)用。
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偏振測量技術(shù)介紹
1.基礎(chǔ)理論
（1）Stokes參數(shù)
一束光的偏振狀態(tài)可以通過4個參數(shù)表征当辐，即Stokes參數(shù)抖僵，有兩種不同的符號用來表示，即（I,Q,U,V）和（S0,S1,S2,S3）缘揪。其中,I為總能量耍群，Q為平行和垂直線偏光的能量差，U為+45°和-45°的線偏光的能量差,V為右旋和左旋的圓偏光的能量差寺晌。把4個參數(shù)組成一個列世吨，就是Stokes向量。Stokes向量可以表征完全和部分偏振光呻征。
對于完全偏振光：
對于部分偏振光：
一束光的偏振度(DOP)可表示為：
除了Stokes參數(shù)耘婚，Jones矩陣和Poincare球也常用于表征光的偏振狀態(tài)。
（2）Muller矩陣
上一部分的Stokes參數(shù)是用來描述一束光的偏振狀態(tài)陆赋，對于光學(xué)器件沐祷，例如線偏振器，波片攒岛，線性延遲器等赖临，可用Muller矩陣來描述（含16個元素的4×4矩陣），當(dāng)然還可用Jones矩陣來描述灾锯。但是兩者不同的是前者可以處理所有的偏振態(tài)（消偏振）兢榨，后者只能處理全偏振光。每一個光學(xué)器件，都有與其一一對應(yīng)的Muller矩陣吵聪。Muller矩陣如下圖所示：
等號左邊是出射光的Stokes參數(shù)凌那，等號右邊是Muller矩陣和入射光的Stokes參數(shù)。通過這么一個過程吟逝，我們就知道了器件是如何改變光的偏振態(tài)的帽蝶，知道了入射光的偏振參數(shù)以及器件的Muller矩陣，我們就可以知道出射光的偏振情況块攒。
（3）延遲和衰減
樣品對光偏振狀態(tài)的改變主要包括衰減励稳、延遲以及退偏。線性雙折射是指線偏光的兩個正交分量的折射率差囱井，圓偏光雙折射是指左旋和右旋偏振光之間的折射率的差值驹尼。衰減則定義為偏振光zui大zui小透過率差值的比值。
總之琅绅，有6個參數(shù)來表征非退偏樣品的延遲和衰減特性扶欣，線性位相延遲器的大小，線性位相延遲器和圓偏光位相延遲器的快軸角度,線性衰減器的大小,線性位相衰減器和圓偏光衰減器的角度千扶。
（4）PEM
光彈調(diào)制器是一種基于光彈效應(yīng)的共振偏振調(diào)制器料祠。光彈效應(yīng)是由機(jī)械應(yīng)力導(dǎo)致的透明介質(zhì)固體中的線性雙折射。光彈調(diào)制器發(fā)明于1960年澎羞。其中設(shè)計(jì)zui成功的光彈調(diào)制器包括了一個矩形的熔石英和一個有單晶石英制成的壓電傳感器髓绽。PEM是由各向同性的光學(xué)材料制成的，如石英等妆绞。PEM具有高調(diào)制純度顺呕、效率、寬波段響應(yīng)括饶、高功率株茶、優(yōu)異的延遲穩(wěn)定性等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于偏振調(diào)制中图焰。
2.應(yīng)用舉例—線性雙折射偏振測量儀
下圖展示了一個利用PEM启盛，基于雙折射原理，測試樣品延遲大小和方向的裝置結(jié)構(gòu)圖技羔。
2.1線性雙折射偏振測量儀
結(jié)構(gòu)包含了一個偏振調(diào)制模塊(光源僵闯，偏光片和一個PEM)、一個安裝在機(jī)控X-Y位移臺上的樣品安裝架以及雙通道探測組件藤滥。每個探測通道包含一個檢偏器和探測器鳖粟。通道1(交叉起偏器)測量和PEM(0°)光軸平行的線性延遲分量，通道2測量和PEM光軸成45°方向的線性延遲分量拙绊。
接下來使用Mueller矩陣來分析裝置向图，到達(dá)兩個探測器的光強(qiáng)可表示為：
利用貝塞爾函數(shù)展開泳秀，并提取直流信號與一次諧波信號，zui終可得到樣品的延遲大小和方向可表示為：
zui后值得注意的是张漂，我們應(yīng)該考慮一個問題晶默，測試結(jié)果得到了，我們?nèi)绾未_定數(shù)據(jù)是正確的航攒，或者說數(shù)據(jù)誤差是多少，要怎么分析出這個誤差趴梢？我們可以利用補(bǔ)償器來幫助分析,根據(jù)其測試數(shù)據(jù)漠畜，計(jì)算相對誤差。
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