由于傳統(tǒng)的斯托克斯橢偏儀定標方法中入射光源的偏振效應、定標單元中光學元件的制造與裝調誤差都會降低儀器矩陣的定標精度责静,從而影響偏振態(tài)的測量精度袁滥。
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橢偏儀與偏振相位(九)- 傳統(tǒng)的儀器偏振定標的誤差
斯托克斯橢偏儀是一種高速測量光波偏振態(tài)的儀器,能夠近似實時地測量出描述入射光波偏振態(tài)的全部斯托克斯參數灾螃。在太陽物理研究領域题翻,人們就是通過斯托克斯橢偏儀測量太陽光斯托克斯偏振分量來實現太陽磁場的測量,然后根據塞曼分裂原理得到太陽磁場與被測偏振態(tài)的關系腰鬼,進而研究黑子嵌赠、耀斑及日冕物質拋射等與磁場有關的太陽活動現象的。隨著太陽物理研究的日益深入熄赡,天文學家對太陽磁場望遠鏡的偏振測量精度提出了更高的要求姜挺,例如美國的先jin技術太陽望遠鏡(ATST)要求其達到5*10-4,我國在研的深空太陽望遠鏡(DSO)和巨型太陽望遠鏡(CGST)則要求達到2*10-4彼硫。斯托克斯橢偏儀作為太陽磁場望遠鏡的核心部件之一炊豪,其儀器矩陣的定標精度直接影響望遠鏡的偏振測量精度。因此拧篮,實現儀器矩陣的精確定標是提高太陽磁場望遠鏡偏振測量精度的必要條件词渤。
傳統(tǒng)的儀器矩陣定標方法主要有四點定標法和E-P定標法。它們都是將一組包含偏振片和1/4波片的偏振發(fā)生器(PSG)作為定標單元串绩,產生4組或4組以上的偏振光直接入射斯托克斯橢偏儀進行儀器矩陣的定標缺虐。這些方法根據光源的不同,或者假設入射光為完全非偏振光(如氙燈礁凡、溴鎢燈)高氮,或者假設入射光為完全線偏光(如激光),此時入射光的實際偏振效應將影響儀器矩陣的定標精度顷牌。此外纫溃,這些方法均假設定標單元中1/4波片的方位角和相位延遲是理想的。而在實際應用中韧掩,元件方位角和相位延遲的誤差會降低儀器矩陣的精確定標紊浩。
鑒于傳統(tǒng)定標方法的不足,我們提出了一種基于非線性zui小二乘數據擬合算法進行偏振定標的新方法。該方法將入射光的斯托克斯參數和定標單元中波片的方位角和相位延遲與儀器矩陣的所有矩陣元一起作為未知參數坊谁,根據偏振光學傳輸理論建立了探測光強與未知參數之間的函數關系式费彼,設計非線性擬合方法擬合實際探測光強隨定標裝置方位角的變化曲線,進而得到斯托克斯橢偏儀的儀器矩陣口芍。該方法將傳統(tǒng)方法的誤差源作為未知參數隨儀器矩陣一起由非線性zui小二乘擬合求解箍铲,有效避免了這些誤差源引起的定標誤差。
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