結果顯示，新方法在500～600nm波段獲得的斯托克斯參數的總均方根(RMS)偏差為(wei) 1.6%，較傳(chuan) 統定標方法提高約0.5%；波長大於(yu) 600nm時，由於(yu) 係統信噪比降低使得新方法的測量精度降為(wei) 2.4%，但仍然遠高於(yu) 傳(chuan) 統方法的測量精度。結果表明，提出的方法簡單易行，適用於(yu) 各種斯托克斯橢偏儀(yi) 的儀(yi) 器矩陣定標。
橢偏儀(yi) 與(yu) 偏振相位（十二）-斯托克斯橢偏儀(yi) 的偏振定標實驗結果與(yu) 結論
將非線性zui小二乘法擬合得到的入射光的Stokes參數S1，S2，波片1的初始方位角誤差
和相位延遲δ作為(wei) 已知量修正四點定標法和E-P定標法。修正後測得的儀(yi) 器矩陣如圖1所示，3種方法的結果基本保持一致。由此表明，非線性zui小二乘擬合方法在偏振定標過程中有效地提高了測量精度，避免了入射光源的偏振效應、定標單元中光學元件初始方位角和相位延遲誤差對測量精度的影響。
圖1 修正後斯托克斯橢偏儀(yi) 的儀(yi) 器矩陣x定標結果
采用反演的方式來估計儀(yi) 器矩陣的準確性，即通過測量各角度下的光強值，結合儀(yi) 器矩陣反演出對應角度的斯托克斯分量，將其與(yu) 理論值進行對比分析。測量方法為(wei) ：將校準單元中起偏器的方位角固定為(wei) 0°，以10°為(wei) 步長，從(cong) 0°到360°旋轉波片，由此產(chan) 生37個(ge) 不同的偏振態，同時用斯托克斯橢偏儀(yi) 對上述的偏振態進行測量得到I；然後用定標得到的儀(yi) 器矩陣X和I帶入式S=X-1I，求得波片對應角度下4個(ge) 斯托克斯分量的實驗值。定義(yi) 斯托克斯參數測量值與(yu) 理論值之間的平均偏差為(wei) ：
式中：Sij為(wei) 斯托克斯參數的測量值，S'ij為(wei) 理論值。
定義(yi) 斯托克斯參數的總均方根(RMS)偏差為(wei) ：
圖2為(wei) 中心波長為(wei) 532．4nm處3種方法斯托克斯參量實驗值與(yu) 理論值的對比。ΔS的測量結果如圖3所示。由圖可知，當波長為(wei) 500～600nm時，非線性zui小二乘擬合方法獲得的斯托克斯參數的總均方根(RMS)偏差約為(wei) 1.6%，較傳(chuan) 統定標方法(四點定標法和E—P定標法的RMS約為(wei) 2.1%)提高約0.5%；波長大於(yu) 600nm時，係統信噪比的降低使得新方法的測量精度降為(wei) 2.4%，但由於(yu) 波片1的相位延遲遠遠偏離90。(見圖4)，這使傳(chuan) 統測量的誤差顯著增大，遠大於(yu) 非線性zui小二乘擬合方法的測量誤差。
圖2 波長為(wei) 532．4nm處3種方法斯托克斯參量實驗值與(yu) 理論值的對比
圖3 斯托克斯參量的總均方根偏差
本文提出了儀(yi) 器矩陣的非線性zui小二乘擬合偏振定標方法，理論上設計了該方法的定標原理，建立了對應的定標係統，對KD*P型斯托克斯橢偏儀(yi) 進行了定標，並與(yu) 傳(chuan) 統的四點定標和E-P定標的結果進行了對比和分析。實驗結果表明：在波長500～600nm處，新方法獲得的斯托克斯參數的總均方根(RMS)偏差為(wei) 1.6%，較傳(chuan) 統定標方法提高約0.5%；在波長大於(yu) 600nm時，非線性zui小乘法的測量精度降為(wei) 2.4%，但仍然遠高於(yu) 傳(chuan) 統方法的測量精度。
非線性zui小二乘擬合定標方法彌補了傳(chuan) 統方法中入射光的偏振效應及波片的快軸方位角和相位延遲誤差引起的測量誤差，提高了測量精度。該方法測量簡單便捷，適用於(yu) 各種斯托克斯橢偏儀(yi) 的儀(yi) 器矩陣定標。
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