实验中分别使用三种不同的方法：非线性zui小二乘拟合定标方法、四点定标法和E-P定标法在500～700nm波段分别定标了KD*P型斯托克斯椭偏仪的仪器矩阵，来进行分析。
椭偏仪与偏振相位（十一）-斯托克斯椭偏仪的偏振定标测量实验
1实验装置
根据上述原理建立的实验装置示意图如图1所示。将配有高精度稳压电源的溴钨灯作为入射光源，出射光束经过光纤耦合器转化为准直度小于0.3°、光斑小于5mm的准直光束，并通过定标单元被斯托克斯椭偏仪调制和接收。定标单元中起偏器的消光比大于10000：1，波片1在中心波长532.4nm处为近1／4波片，由步进电机控制两元件旋转，转动精度优于2′，由计算机控制360°自由旋转。
图1 斯托克斯椭偏仪仪器矩阵测量装置示意图
实验中，被测量的斯托克斯椭偏仪由两个KD*P电光晶体KD*P1和KD*P2、波片2、检偏器和光纤光谱仪组成。高压调制器以倍频的关系控制两KD*P两端电压的快速反转，从而实现入射光斯托克斯参数的完全调制。光纤光谱仪主要包含微型光栅和线阵ccd，可以同时得到多个波长处的光强值，可测光谱为300～1100nm。整个测量系统由Labview软件编程实现自动化控制。
一般情况下，入射光的斯托克斯参数、波片的方位角误调和相位延迟随波长变化。由于这些参数的不确定性，单一波长处的仪器矩阵定标可能无法比较和分析非线性zui小二乘拟合方法和传统方法的差异。为了克服这一困难，实验中利用斯托克斯椭偏仪中光纤光谱仪的优势同时定标500～700nm波段的仪器矩阵。实验中分别使用非线性zui小二乘拟合定标方法、四点定标法和E-P定标法测量了KD*P型椭偏仪的仪器矩阵X，测量结果如图2所示。
图2 斯托克斯椭偏仪的仪器矩阵x定标结果
通过分析发现，在波长为500～600nm时，对于仪器矩阵的第4列，3种定标方法的结果相一致，这表明定标单元中波片1的相位延迟的小角度误差对四点定标法和E-P定标法的测量精度影响甚微；而对于仪器矩阵的前三列，四点定标法和E-P定标法的结果相一致，但与非线性zui小二乘拟合法有偏离。其主要原因是两种传统方法中假设入射光是完全非偏振的，且认为定标单元中波片1的方位角不存在误差。由非线性zui小二乘拟合法的参数拟合结果可知，入射光并非完全非偏振光且波片1的方位角存在误差；当波长大于600nm后，四点定标法和E-P定标法的结果基本保持一致，但与非线性zui小二乘拟合方法偏离较大，这是由于波片1的相位延迟随着波长变大而愈加偏离90°(见图4)，四点定标法和E-P定标法中波片1为准1／4波片的假设不再成立，从而引起两种方法的测量误差。
图3 波片1的相位延迟与波长的关系曲线
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