[0024] 探测传感器10为电荷耦合传感器，其上接收到叠加光束源的光场和光强信息可 以分别表不为两叠加的光源电场的矢量和以及光强信息的叠加：
[0025]E0 (r) =Ela (r)+Epa (r), (a=xory) (2)
[0026] Ia (r) =Iia (r)+Ipa (r), (a=xory) (3)
[0027]其中Ea (r)，Ia (r)分别为电场和光强，r= (x，y)为垂直于光束传输平面上任意 的坐标，下标"a"为光场的偏振方向，下标"1，p"分别代表相干激光和部分相干光束。
[0028] 对记录在微型计算机11中的光强信息做四阶关联，其表达式可以表示为：
[0030]其中G⑵Cr1,r2)为四阶关联函数，〈〉为函数的平均值。T1E(X1,Y1)和r2E(x2,y2) 分别为探测传感器10平面上任意两点坐标；I(A)和I(r2)为这两点的光强值，ri(ri，r2) 和rp(ri，r2)分别为相干光束和散射光束在这两点的散射函数，"Re"表示复数的实部。可 以将（4)式写成如下形式：
[0031]
[0032] 依据以往的测量手段仅可以测量出散射函数的模平方Irp(ri，r2)I2-维的测量 结果，而不能测量出散射函数完整信息即实部和虚部信息的确切具体数值。本实用新型提 出的测量散射函数的实部和虚部的方法和装置，首先利用探测传感器10测量散射函数模 平方的方法，测量出了散射函数的模平方的二维分布，其次再根据公式（3)所变形的公式 (5)可以测量出散射函数实部的二维分布；依据散射函数的模平方Irp(ri，r2)I2以及散射 函数实部Re[rp(ri，r2)]的二维分布图形，可计算出散射函数虚部值的模的二维分布图：
[0034] "II"为模符号，"Im"为复数虚部符号。
[0035] 如果散射物体8的散射函数为解析的复变函数，那么依据柯西-黎曼条件：如果函 数f(z) =u(x,y)+iv(x,y)在区域D内确定，那么f(z)在点z=x+iyGD可导的充分必 要条件是：
[0036] 1、实部11(1，7)和虚部￥(1，7)在点（1，7)处可微；
[0037] 2、u(X，y)和V(X，y)在点（X，y)满足柯西-黎曼方程：
[0039] 其中，"6"为偏微分符号。将测量得到的散射函数的实部Re[rp(ri，r2)]表示成 一个二维矩阵形式，对该矩阵的行向量（X方向）和列向量（y方向）分别求偏导，借助柯 西-黎曼判定条件，散射函数实部的偏导数值应与散射函数虚部值对列向量和对行向量的 偏导数值符号相对应，通过此种一一对应的方式，就可以确认散射函数虚部值的正负号，此 时就可以完整的恢复出散射物体散射函数的虚部信息的二维分布，进而确定散射物体散射 函数的表达形式：
[0040] rp (r1;r2) =Re[rp (r1;r2) ]+iIm[rp (r1;r2) ] (7)
[0041] 利用本实施例提供的上述测量散射函数的实部和虚部的装置，其具体的操作步骤 如下：
[0042] 1、由线偏振单纵模He-Ne激光器1发出位相、光强稳定的且光强分布呈高斯分布 的激光光束；
[0043] 2、所发射的激光光束经过连续可调式扩束镜2均匀扩束，并经由分光比为50:50 第一分光镜3均勾分成相垂直的透射光束和反射光束；
[0044] 3、透射光束经由衰减强度连续可调式的中性密度滤波片4调节完全相干光束的 强弱后经由第一反射镜5反射后照射到第二分光镜9;
[0045] 4、经由第一分光镜3反射的反射光束经由衰减强度连续可调式中性密度滤波片6 调节光束的强弱后，被第二反射镜7反射后照射在散射物体8上，产生具有一定散射函数结 构的散射光束；
[0046] 5、经由第一反射镜5反射的完全相干光束与经由散射物体8产生的散射光束在分 光比为50:50的第二分光镜9处共轴叠加；
[0047] 6、所产生的叠加光束源照射到探测传感器10上将光强信息转化为0-255级灰度 图片信息，经由探测传感器10记录的灰度图片信息保存至微型计算机11上。
[0048] 以下举例说明：
[0049] 如果某一散射物体的散射函数满足如下散射函数式：
[0053] 其中rCr1,r2)为散射物体的散射函数！!T1= (X Y1)，r2=(X2,y2)为垂直于 光束传输平面上任意坐标点；"exp"为指数函数；〇。为散射光束束腰半径；gx(Ax)和gy (Ay)分别为X方向和y方向的散射函数分量；AX=X「X2，Ay= 别为X方向 和y方向相对距离；S。为散射光束的相干长度；a为散射函数的调制参数；i为虚数符号；
角。
[0054] 本实施例以测量散射函数的实部和虚部的方法和装置为例，附图2所示给出了例 子中散射物体的散射函数模平方的等高分布图；附图3给出了例子中散射物体散射函数实 部的等高分布图；附图4给出了例子中散射物体散射函数虚部的等高分布图。这些数据在 实验测量中得到了一致的结果，显示出良好的可操作性和广阔的应用前景。
[0055] 以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，并不用于限制本实用新型，应当指出， 对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做 出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1. 一种测量散射物体散射函数实部和虚部的装置，其特征在于：包括激光器、对所述 激光器发出的激光光束进行扩束的扩束器、将扩束后的所述激光光束分成相垂直的透射光 束与反射光束的第一分光镜、分别将所述透射光束与所述反射光束反射90°的第一反射镜 与第二反射镜、以及将反射后的所述透射光束与所述反射光束共轴叠加的第二分光镜、将 叠加后的光束的光强信息转换为图片信息的探测传感器，以及与所述探测传感器通信连接 的微型计算机，散射物体置于所述第一反射镜与第二分光镜之间或置于所述第二反射镜与 第二分光镜之间。2. 根据权利要求1所述的测量散射物体散射函数实部和虚部的装置，其特征在于：所 述第一分光镜与所述第一反射镜和第二反射镜之间均设有中性密度滤波片。3. 根据权利要求2所述的测量散射物体散射函数实部和虚部的装置，其特征在于：所 述激光器为线偏振单纵模He-Ne气体激光器。4. 根据权利要求3所述的测量散射物体散射函数实部和虚部的装置，其特征在于：所 述第一分光镜与第二分光镜的分光比均为50 :50。
【专利摘要】本实用新型涉及一种测量散射物体散射函数实部和虚部的装置，通过激光器发出准直线偏振激光光束，经由扩束镜扩束后被第一分光镜均匀分成透射光束和反射光束；经由第一分光镜透射的透射光束经由中性密度滤波片后被第一反射镜反射于第二分光镜；由第一分光镜反射的反射光束经由中性密度滤波片后被第二反射镜反射至散射物体，产生具有调制散射函数的散射光束在第二分光镜处共轴叠加；叠加产生的混合光束源被探测传感器所探测，记录到的图片信息经由微型计算机程序处理后，得到散射物体产生的散射函数完整信息，包含散射函数的实部和虚部。
【IPC分类】G01N21/47
【公开号】CN204789328
【申请号】CN201520430442
【发明人】刘显龙, 王飞, 刘琳, 蔡阳健
【申请人】苏州大学
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年6月19日