结果显示，新方法在500～600nm波段获得的斯托克斯参数的总均方根(RMS)偏差为1.6%，较传统定标方法提高约0.5%；波长大于600nm时，由于系统信噪比降低使得新方法的测量精度降为2.4%，但仍然远高于传统方法的测量精度。结果表明，提出的方法简单易行，适用于各种斯托克斯椭偏仪的仪器矩阵定标。
椭偏仪与偏振相位（十二）-斯托克斯椭偏仪的偏振定标实验结果与结论
将非线性zui小二乘法拟合得到的入射光的Stokes参数S1，S2，波片1的初始方位角误差
和相位延迟δ作为已知量修正四点定标法和E-P定标法。修正后测得的仪器矩阵如图1所示，3种方法的结果基本保持一致。由此表明，非线性zui小二乘拟合方法在偏振定标过程中有效地提高了测量精度，避免了入射光源的偏振效应、定标单元中光学元件初始方位角和相位延迟误差对测量精度的影响。
图1 修正后斯托克斯椭偏仪的仪器矩阵x定标结果
采用反演的方式来估计仪器矩阵的准确性，即通过测量各角度下的光强值，结合仪器矩阵反演出对应角度的斯托克斯分量，将其与理论值进行对比分析。测量方法为：将校准单元中起偏器的方位角固定为0°，以10°为步长，从0°到360°旋转波片，由此产生37个不同的偏振态，同时用斯托克斯椭偏仪对上述的偏振态进行测量得到I；然后用定标得到的仪器矩阵X和I带入式S=X-1I，求得波片对应角度下4个斯托克斯分量的实验值。定义斯托克斯参数测量值与理论值之间的平均偏差为：
式中：Sij为斯托克斯参数的测量值，S'ij为理论值。
定义斯托克斯参数的总均方根(RMS)偏差为：
图2为中心波长为532．4nm处3种方法斯托克斯参量实验值与理论值的对比。ΔS的测量结果如图3所示。由图可知，当波长为500～600nm时，非线性zui小二乘拟合方法获得的斯托克斯参数的总均方根(RMS)偏差约为1.6%，较传统定标方法(四点定标法和E—P定标法的RMS约为2.1%)提高约0.5%；波长大于600nm时，系统信噪比的降低使得新方法的测量精度降为2.4%，但由于波片1的相位延迟远远偏离90。(见图4)，这使传统测量的误差显著增大，远大于非线性zui小二乘拟合方法的测量误差。
图2 波长为532．4nm处3种方法斯托克斯参量实验值与理论值的对比
图3 斯托克斯参量的总均方根偏差
本文提出了仪器矩阵的非线性zui小二乘拟合偏振定标方法，理论上设计了该方法的定标原理，建立了对应的定标系统，对KD*P型斯托克斯椭偏仪进行了定标，并与传统的四点定标和E-P定标的结果进行了对比和分析。实验结果表明：在波长500～600nm处，新方法获得的斯托克斯参数的总均方根(RMS)偏差为1.6%，较传统定标方法提高约0.5%；在波长大于600nm时，非线性zui小乘法的测量精度降为2.4%，但仍然远高于传统方法的测量精度。
非线性zui小二乘拟合定标方法弥补了传统方法中入射光的偏振效应及波片的快轴方位角和相位延迟误差引起的测量误差，提高了测量精度。该方法测量简单便捷，适用于各种斯托克斯椭偏仪的仪器矩阵定标。
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1王勇辉,郑春龙,赵振堂.基于斯托克斯椭偏测量系统的多点定标法[J].中国激光,2012,39(11):163-167.
2侯俊峰,于佳,王东光,邓元勇,张志勇,孙英姿.自校准法测量波片相位延迟[J].中国激光,2012,39(4):173-179.
3王喜宝,宋连科,朱化凤,郝殿中,蔡君古.连续偏光干涉法测量波片宽波段延迟量变化[J].激光技术,2012,36(2):258-261.
4赵振堂,林天夏,黄佐华,何振江.利用消光式椭偏仪精确测量波片相位延迟量[J].激光杂志,2012,33(3):8-9.
5程一斌,侯俊峰,王东光.组合波片的椭圆率角测量方法[J].北京理工大学学报,2019,39(7):750-755.
6于德洪,李国华,苏美开,宋连科.任意波长云母波片位相延迟的测量[J].光电子．激光,1990,1(5):267-269.
7徐文东,李锡善.波片相位延迟量精密测量新方法[J].光学学报,1994,14(10):1096-1101.
8薛庆文,李国华.半阴法测量λ/4波片的相位延迟[J].光电子．激光,1998,9(2):150-151.
9AzzamR.M.A.,Bashara,N.M.ellipsometryandPolarizedLight[M].NewYork:North-Holland,1977,198-201.
10孙英姿,王东光,张志勇,邓元勇,张洪起,玄伟佳.波片相位延迟的光强测量法研究[J].天文研究与技术,2008,5(1):74-82.
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