摘要
强度、相位、偏振和波长是光束的基本参量。与光强相比，光束的偏振和相位参量包含了更加丰富的信息，实现光束多参量测量对人们进一步认识和改造世界具有重要的意义。而传统的偏振和相位探测方法大多有着光路复杂、功能单一的缺陷，无法满足现代光学探测系统的集成化、小型化的发展要求。近年发展起来的超表面光学器件，以其轻薄、小型化的特点，为光束多参量测量提供了新的思路。 本论文基于超表面透镜阵列设计了一套光束多参量测量系统，开发了相关算法与软件，并对系统的误差进行了分析，主要研究成果如下： (1)设计并搭建了一套光束多参量测量系统。该系统基于偏振敏感的超表面透镜阵列，配合自主设计的软件，实现了对入射光偏振、相位、光强等多参量的探测。 (2)研究了光束多参量测量系统的偏振探测误差。根据系统组成，分析了误差来源，从理论上研究了光源、超表面透镜、CMOS相机引入的误差对斯托克斯矢量精度的影响大小，提出一种超表面透镜阵列重构矩阵校准的基准态选取方法，该方法能够更加精准的获得超表面透镜阵列的重构矩阵，且拥有更好的抗噪声能力。 (3)研究了光束多参量测量系统的波前探测误差。从理论上研究了光子噪声、读出噪声、暗电流噪声对质心探测精度的影响。在此理论基础上，提出在波前探测中采用限制范围的二阶矩质心算法来进行质心计算，研究结果表明，相比于其他质心算法，该质心算法计算质心结果更加准确。
NETL