CN103439001A - 一种非均匀矢量偏振光的测量与评价方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非均匀矢量偏振光的测量与评价装置，包括依次布置在待测非均匀矢量偏振光束光路上的偏振片和光电感应器件，以及与所述偏振片和光电感应器件连接的计算机，所述的计算机用于控制偏振片在垂直于光轴的平面内进行旋转以及对光电感应器件所接收到的光强信息进行处理。本发明还公开了一种非均匀矢量偏振光的测量与评价方法。本发明装置结构简单，调试与操作方便，具有较高的测量精度，具有更为合理的量纲。

Description

一种非均匀矢量偏振光的测量与评价方法及装置

技术领域

本发明属于光学测量领域，特别涉及一种非均匀矢量偏振光的测量与评价方法及装置。

背景技术

偏振态是矢量光束的一个重要参数，对于矢量光束的传播和聚焦特性具有很大的影响，因此在光学测量、光通信、集成光学、显示技术等领域中都受到了研究人员们的广泛关注。矢量偏振光一般可分为均匀矢量偏振光和非均匀矢量偏振光两种。其中，均匀矢量偏振光在同一时刻波面上每一点的偏振态都一样，常见的有线偏振光、圆偏振光等；而非均匀矢量偏振光波面上各点的偏振态在同一时刻是不同的，常见的有切向偏振光、径向偏振光等。

近年来，由于其特殊的传播与聚焦特性，非均匀矢量偏振光在科学研究中得到了越来越为广泛的应用。这种光束的偏振特性如偏振纯度、偏振均匀度等对于光束在实际应用中的表现有很大的影响，因此提出一种对于非均匀矢量偏振光的测量与评价方法是十分必要的。

发明内容

本发明提供了一种非均匀矢量偏振光的测量与评价方法及装置，可以实现对于非均匀矢量偏振光偏振参数的精确测量，并对光束的质量进行评价，在相关科学研究中具有重要的应用价值。

一种非均匀矢量偏振光的测量与评价方法，包括以下步骤：

1）旋转偏振片，使得其透光轴方向与光路光轴方向平行；

2）待测量的非均匀矢量偏振光透过所述偏振片后，入射到光电感应器件上，得到光强分布I_0°(r,θ)，其中r,θ分别为以光电感应器件感光面中心为原点的极坐标系的坐标分量；

3）光电感应器件将I_0°(r,θ)传送给计算机；

4）旋转偏振片，使得其透光轴方向与光路光轴方向成45度角；

5）待测量的非均匀矢量偏振光透过所述偏振片后，入射到光电感应器件上，得到光强分布I_45°(r,θ)，其中r,θ分别为以光电感应器件感光面中心为原点的极坐标系的坐标分量；

6）光电感应器件将I_45°(r,θ)传送给计算机；

7）旋转偏振片，使得其透光轴方向与光路光轴方向成90度角；

8）待测量的非均匀矢量偏振光透过所述偏振片后，入射到光电感应器件上，得到光强分布I_90°(r,θ)，其中r,θ分别为以光电感应器件感光面中心为原点的极坐标系的坐标分量；

9）光电感应器件将I_90°(r,θ)传送给计算机；

10）旋转偏振片，使得其透光轴方向与光路光轴方向成135度角；

11）待测量的非均匀矢量偏振光透过所述偏振片后，入射到光电感应器件上，得到光强分布I_135°(r,θ)，其中r,θ分别为以光电感应器件感光面中心为原点的极坐标系的坐标分量；

12）光电感应器件将I_135°(r,θ)传送给计算机；

13）计算机在得到I_0°(r,θ)，I_45°(r,θ)，I_90°(r,θ)和I_135°(r,θ)数据后，根据以下公式分别计算偏振光波面上各点的斯托克斯参量s₀(r,θ)，s₁(r,θ)及s₂(r,θ)的值：

14）根据上一步中计算得到的各斯托克斯参量值，进一步由以下公式计算得出待测非均匀矢量偏振光的径向分量比重

切向分量比重

径向分量方差σ_R ²及切向分量方差σ_θ ²，完成对于待测非均匀矢量偏振光的测量与评价：

${\widetilde{\mathrm{\ρ}}}_R=\frac{1}{2}+\frac{{\∫}_0^{\∞}{\∫}_0^{2\mathrm{\π}}[\cos \left(2\mathrm{\θ}\right)s_1(r,\mathrm{\θ})+\sin \left(2\mathrm{\θ}\right)s_2(r,\mathrm{\θ})]\mathrm{rdrd\θ}}{2{\∫}_0^{\∞}{\∫}_0^{2\mathrm{\π}}{s}_0(r,\mathrm{\θ})\mathrm{rdrd\θ}}$

${\widetilde{\mathrm{\ρ}}}_{\mathrm{\θ}}=\frac{1}{2}-\frac{{\∫}_0^{\∞}{\∫}_0^{2\mathrm{\π}}[\cos \left(2\mathrm{\θ}\right)s_1(r,\mathrm{\θ})+\sin \left(2\mathrm{\θ}\right)s_2(r,\mathrm{\θ})]\mathrm{rdrd\θ}}{2{\∫}_0^{\∞}{\∫}_0^{2\mathrm{\π}}{s}_0(r,\mathrm{\θ})\mathrm{rdrd\θ}}$

${{\mathrm{\σ}}_R}^2=\frac{{\∫}_0^{\∞}{\∫}_0^{2\mathrm{\π}}|s_0(r,\mathrm{\θ})+\cos \left(2\mathrm{\θ}\right)s_1(r,\mathrm{\θ})+\sin \left(2\mathrm{\θ}\right)s_2(r,\mathrm{\θ})-2{\widetilde{\mathrm{\ρ}}}_R{s}_0(r,\mathrm{\θ})|\mathrm{rdrd\θ}}{2{\∫}_0^{\∞}{\∫}_0^{2\mathrm{\π}}{s}_0(r,\mathrm{\θ})\mathrm{rdrd\θ}}$

${{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\θ}}}^2=\frac{{\∫}_0^{\∞}{\∫}_0^{2\mathrm{\π}}|s_0(r,\mathrm{\θ})-\cos \left(2\mathrm{\θ}\right)s_1(r,\mathrm{\θ})-\sin \left(2\mathrm{\θ}\right)s_2(r,\mathrm{\θ})-2{\widetilde{\mathrm{\ρ}}}_{\mathrm{\θ}}{s}_0(r,\mathrm{\θ})|\mathrm{rdrd\θ}}{2{\∫}_0^{\∞}{\∫}_0^{2\mathrm{\π}}{s}_0(r,\mathrm{\θ})\mathrm{rdrd\θ}}$

本发明还提供了一种非均匀矢量偏振光的测量与评价装置，包括：在待测非均匀矢量偏振光束光路上依次布置的偏振片和光电感应器件，其中，所述偏振片可绕待测光束光轴在垂直于光轴的平面内进行旋转；以及同时与所述偏振片和光电感应器件均相连的计算机，用于控制所述偏振片的旋转以及对光电感应器件所接收到的光强信息进行处理。

优选的，所用所述的光电感应器件为高速电荷耦合器件（CCD:Charge Couple Device）。

本发明原理如下：

对于非均匀矢量偏振光而言，其径向分量E_R与切向分量E_θ分别定义为

E_R(r，θ)＝E_x(r，θ)cosθ+E_y(r，θ)sinθ           (1)

E_θ(r，θ)＝-E_x(r，θ)sinθ+E_y(r，θ)cosθ

其中，E_x(r,θ)，E_y(r,θ)为入射光场在琼斯矩阵下的两个垂直分量。

矢量偏振光波面上一点(r,θ)的偏振的径向分量比重ρ_R(r,θ)以及切向分量比重ρ_θ(r,θ)定义为：

${\mathrm{\ρ}}_R(r,\mathrm{\θ})=\frac{E_R^{*}(r,\mathrm{\θ})E_R(r,\mathrm{\θ})}{I(r,\mathrm{\θ})}$              （2）

${\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{\θ}}(r,\mathrm{\θ})=\frac{E_{\mathrm{\θ}}^{*}(r,\mathrm{\θ})E_{\mathrm{\θ}}(r,\mathrm{\θ})}{I(r,\mathrm{\θ})}$

其中，

和

分别为E_R(r,θ)和E_θ(r,θ)的共轭，I(r,θ)为该点的总光强值。

结合（1）、（2）两式，可得：

${\mathrm{\ρ}}_R(r,\mathrm{\θ})=\frac{{\cos }^2\mathrm{\θ}\·E_x^{*}(r,\mathrm{\θ})E_x(r,\mathrm{\θ})+{\sin }^2\mathrm{\θ}\·E_y^{*}(r,\mathrm{\θ})E_y(r,\mathrm{\θ})}{I(r,\mathrm{\θ})}$

$+\frac{\cos \mathrm{\θ}\sin \mathrm{\θ}[E_x^{*}(r,\mathrm{\θ})E_y(r,\mathrm{\θ})+E_y^{*}(r,\mathrm{\θ})E_x(r,\mathrm{\θ})]}{I(r,\mathrm{\θ})}$       （3）

${\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{\θ}}(r,\mathrm{\θ})=\frac{{\sin }^2\mathrm{\θ}\·E_x^{*}(r,\mathrm{\θ})E_x(r,\mathrm{\θ})+{\cos }^2\mathrm{\θ}\·E_y^{*}(r,\mathrm{\θ})E_y(r,\mathrm{\θ})}{I(r,\mathrm{\θ})}$

$-\frac{\cos \mathrm{\θ}\sin \mathrm{\θ}[E_x^{*}(r,\mathrm{\θ})E_y(r,\mathrm{\θ})+E_y^{*}(r,\mathrm{\θ})E_x(r,\mathrm{\θ})]}{I(r,\mathrm{\θ})}$

为了对上式（3）进行计算，需要测量入射光束的斯托克斯参量。在自由空间内传播的偏振光波面上的一点(r,θ)的斯托克斯参量由下式定义并进行测量：

其中，I_0°(r,θ)，I_45°(r,θ)，I_90°(r,θ)和I_135°(r,θ)分别为当偏振片的透光轴与光路光轴平行、成45度、成90度以及成135度时，光束在光电感应器件上的光强分布。

因此，（3）式可改写为：

${\mathrm{\ρ}}_R(r,\mathrm{\θ})=\frac{1}{2}+\frac{\cos \left(2\mathrm{\θ}\right)}{2}\frac{s_1(r,\mathrm{\θ})}{s_0(r,\mathrm{\θ})}+\frac{\sin \left(2\mathrm{\θ}\right)}{2}\frac{s_2(r,\mathrm{\θ})}{s_0(r,\mathrm{\θ})}$        （5）

${\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{\θ}}(r,\mathrm{\θ})=\frac{1}{2}-\frac{\cos \left(2\mathrm{\θ}\right)}{2}\frac{s_1(r,\mathrm{\θ})}{s_0(r,\mathrm{\θ})}-\frac{\sin \left(2\mathrm{\θ}\right)}{2}\frac{s_2(r,\mathrm{\θ})}{s_0(r,\mathrm{\θ})}$

于是，对于整个波面而言，径向和切向分量所占的比重

和

定义为每点比重对光强的加权：

${\widetilde{\mathrm{\ρ}}}_R=\frac{{\∫}_0^{\∞}{\∫}_0^{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\ρ}}_R(r,\mathrm{\θ})I(r,\mathrm{\θ})\mathrm{rdrd\θ}}{{\∫}_0^{\∞}{\∫}_0^{2\mathrm{\π}}I(r,\mathrm{\θ})\mathrm{rdrd\θ}}$          （6）

$=\frac{1}{2}+\frac{{\∫}_0^{\∞}{\∫}_0^{2\mathrm{\π}}[\cos \left(2\mathrm{\θ}\right)s_1(r,\mathrm{\θ})+\sin \left(2\mathrm{\θ}\right)s_2(r,\mathrm{\θ})]\mathrm{rdrd\θ}}{2{\∫}_0^{\∞}{\∫}_0^{2\mathrm{\π}}{s}_0(r,\mathrm{\θ})\mathrm{rdrd\θ}}$

${\widetilde{\mathrm{\ρ}}}_{\mathrm{\θ}}=\frac{{\∫}_0^{\∞}{\∫}_0^{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{\θ}}(r,\mathrm{\θ})I(r,\mathrm{\θ})\mathrm{rdrd\θ}}{{\∫}_0^{\∞}{\∫}_0^{2\mathrm{\π}}I(r,\mathrm{\θ})\mathrm{rdrd\θ}}$          （7）

$=\frac{1}{2}-\frac{{\∫}_0^{\∞}{\∫}_0^{2\mathrm{\π}}[\cos \left(2\mathrm{\θ}\right)s_1(r,\mathrm{\θ})+\sin \left(2\mathrm{\θ}\right)s_2(r,\mathrm{\θ}))\mathrm{rdrd\θ}}{2{\∫}_0^{\∞}{\∫}_0^{2\mathrm{\π}}{s}_0(r,\mathrm{\θ})\mathrm{rdrd\θ}}$

同时，我们按下式定义径向分量方差σ_R ²及切向分量方差σ_θ ²，来刻画比重均匀度：

${\mathrm{\σ}}_R^2=\frac{{\∫}_0^{\∞}{\∫}_0^{2\mathrm{\π}}\sqrt{{({\mathrm{\ρ}}_R(r,\mathrm{\θ})-{\widetilde{\mathrm{\ρ}}}_R)}^2}I(r,\mathrm{\θ})\mathrm{rdrd\θ}}{{\∫}_0^{\∞}{\∫}_0^{2\mathrm{\π}}I(r,\mathrm{\θ})\mathrm{rdrd\θ}}$        （8）

${\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\θ}}^2=\frac{{\∫}_0^{\∞}{\∫}_0^{2\mathrm{\π}}\sqrt{{({\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{\θ}}(r,\mathrm{\θ})-{\widetilde{\mathrm{\ρ}}}_{\mathrm{\θ}})}^2}I(r,\mathrm{\θ})\mathrm{rdrd\θ}}{{\∫}_0^{\∞}{\∫}_0^{2\mathrm{\π}}I(r,\mathrm{\θ})\mathrm{rdrd\θ}}$

将（5）式代入（8）式，即可得：

${{\mathrm{\σ}}_R}^2=\frac{{\∫}_0^{\∞}{\∫}_0^{2\mathrm{\π}}|s_0(r,\mathrm{\θ})+\cos \left(2\mathrm{\θ}\right)s_1(r,\mathrm{\θ})+\sin \left(2\mathrm{\θ}\right)s_2(r,\mathrm{\θ})-2{\widetilde{\mathrm{\ρ}}}_R{s}_0(r,\mathrm{\θ})|\mathrm{rdrd\θ}}{2{\∫}_0^{\∞}{\∫}_0^{2\mathrm{\π}}{s}_0(r,\mathrm{\θ})\mathrm{rdrd\θ}}---\left(9\right)$

${{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\θ}}}^2=\frac{{\∫}_0^{\∞}{\∫}_0^{2\mathrm{\π}}|s_0(r,\mathrm{\θ})-\cos \left(2\mathrm{\θ}\right)s_1(r,\mathrm{\θ})-\sin \left(2\mathrm{\θ}\right)s_2(r,\mathrm{\θ})-2{\widetilde{\mathrm{\ρ}}}_{\mathrm{\θ}}{s}_0(r,\mathrm{\θ})|\mathrm{rdrd\θ}}{2{\∫}_0^{\∞}{\∫}_0^{2\mathrm{\π}}{s}_0(r,\mathrm{\θ})\mathrm{rdrd\θ}}---\left(10\right)$

相对于现有技术，本发明具有以下有益的技术效果：

1、装置结构简单，调试与操作方便；

2、具有较高的测量精度；

3、具有更为合理的量纲。

附图说明

图1为本发明非均匀矢量偏振光的测量与评价装置的示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图来详细说明本发明，但本发明并不仅限于此。

如图1所示，一种非均匀矢量偏振光的测量与评价装置，包括：偏振片1，光电感应器件2和计算机3。

其中，所述偏振片1可绕待测光束光轴在垂直于光轴的平面内进行旋转；计算机3同时与所述偏振片1和光电感应器件2相连，用于控制所述偏振片1的旋转以及对光电感应器件2所接收到的光强信息进行处理。

上述装置中，所述光电感应器件2为高速电荷耦合器件（CCD:ChargeCouple Device）。

采用图1所示的装置实现非均匀矢量偏振光的测量与评价过程如下：

首先，计算机3控制偏振片1旋转，使其透光轴与水平方向平行；待测的非均匀矢量偏振光透过所述偏振片1，入射到光电感应器件2上，得到光强分布信息I_0°(r,θ)，其中r,θ分别为以光电感应器件感光面中心为原点的极坐标系的坐标分量；光电感应器件2将光强分布信息I_0°(r,θ)传送给计算机3。

接着，计算机3控制偏振片1旋转，使其透光轴与水平方向成45度；待测的非均匀矢量偏振光透过所述偏振片1，入射到光电感应器件2上，得到光强分布信息I_45°(r,θ)，其中r,θ分别为以光电感应器件感光面中心为原点的极坐标系的坐标分量；光电感应器件2将光强分布信息I_45°(r,θ)传送给计算机3。

然后，计算机3控制偏振片1旋转，使其透光轴与水平方向成90度；待测的非均匀矢量偏振光透过所述偏振片1，入射到光电感应器件2上，得到光强分布信息I_90°(r,θ)，其中r,θ分别为以光电感应器件感光面中心为原点的极坐标系的坐标分量；光电感应器件2将光强分布信息I_90°(r,θ)传送给计算机3。

最后，计算机3控制偏振片1旋转，使其透光轴与水平方向成135度；待测的非均匀矢量偏振光透过所述偏振片1，入射到光电感应器件2上，得到光强分布信息I_135°(r,θ)，其中r,θ分别为以光电感应器件感光面中心为原点的极坐标系的坐标分量；光电感应器件2将光强分布信息I_135°(r,θ)传送给计算机3。

计算机3在得到I_0°(r,θ)，I_45°(r,θ)，I_90°(r,θ)和I_135°(r,θ)数据后，根据以下公式分别计算偏振光波面上各点的斯托克斯参量s₀(r,θ)，s₁(r,θ)及s₂(r,θ)的值：

根据计算得到的各斯托克斯参量值，计算机3进一步由以下公式计算得出待测非均匀矢量偏振光的径向分量比重切向分量比重

径向分量方差σ_R ²及切向分量方差σ_θ ²，完成对于待测非均匀矢量偏振光的测量与评价：

${\widetilde{\mathrm{\ρ}}}_R=\frac{1}{2}+\frac{{\∫}_0^{\∞}{\∫}_0^{2\mathrm{\π}}[\cos \left(2\mathrm{\θ}\right)s_1(r,\mathrm{\θ})+\sin \left(2\mathrm{\θ}\right)s_2(r,\mathrm{\θ})]\mathrm{rdrd\θ}}{2{\∫}_0^{\∞}{\∫}_0^{2\mathrm{\π}}{s}_0(r,\mathrm{\θ})\mathrm{rdrd\θ}}$

${\widetilde{\mathrm{\ρ}}}_{\mathrm{\θ}}=\frac{1}{2}-\frac{{\∫}_0^{\∞}{\∫}_0^{2\mathrm{\π}}[\cos \left(2\mathrm{\θ}\right)s_1(r,\mathrm{\θ})+\sin \left(2\mathrm{\θ}\right)s_2(r,\mathrm{\θ})]\mathrm{rdrd\θ}}{2{\∫}_0^{\∞}{\∫}_0^{2\mathrm{\π}}{s}_0(r,\mathrm{\θ})\mathrm{rdrd\θ}}$

${{\mathrm{\σ}}_R}^2=\frac{{\∫}_0^{\∞}{\∫}_0^{2\mathrm{\π}}|s_0(r,\mathrm{\θ})+\cos \left(2\mathrm{\θ}\right)s_1(r,\mathrm{\θ})+\sin \left(2\mathrm{\θ}\right)s_2(r,\mathrm{\θ})-2{\widetilde{\mathrm{\ρ}}}_R{s}_0(r,\mathrm{\θ})|\mathrm{rdrd\θ}}{2{\∫}_0^{\∞}{\∫}_0^{2\mathrm{\π}}{s}_0(r,\mathrm{\θ})\mathrm{rdrd\θ}}$

${{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\θ}}}^2=\frac{{\∫}_0^{\∞}{\∫}_0^{2\mathrm{\π}}|s_0(r,\mathrm{\θ})-\cos \left(2\mathrm{\θ}\right)s_1(r,\mathrm{\θ})-\sin \left(2\mathrm{\θ}\right)s_2(r,\mathrm{\θ})-2{\widetilde{\mathrm{\ρ}}}_{\mathrm{\θ}}{s}_0(r,\mathrm{\θ})|\mathrm{rdrd\θ}}{2{\∫}_0^{\∞}{\∫}_0^{2\mathrm{\π}}{s}_0(r,\mathrm{\θ})\mathrm{rdrd\θ}}$

本实施例针对液晶转换器产生的切向偏振光和径向偏振光进行了测量，结果为：对于径向偏振光而言，产生的径向偏振的纯度为

切向偏振的纯度为

方差为

对于切向偏振光而言，切向偏振的纯度为

径向偏振的纯度

方差为 ${\mathrm{\σ}}_R^2={\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\θ}}^2=0.0447$

Claims (9)

1.一种非均匀矢量偏振光的测量与评价装置，其特征在于，包括依次布置在待测非均匀矢量偏振光束光路上的偏振片和光电感应器件，以及与所述偏振片和光电感应器件连接的计算机，所述的计算机用于控制偏振片在垂直于光轴的平面内进行旋转以及对光电感应器件所接收到的光强信息进行处理。

2.如权利要求1所述的非均匀矢量偏振光的测量与评价装置，其特征在于，所述的光电感应器件为高速电荷耦合器件。

3.一种非均匀矢量偏振光的测量与评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）依次旋转布置在待测非均匀矢量偏振光的光路上的偏振片，使得偏振片的透光轴方向与光路光轴方向的夹角分别为0度、45度、90度和135度；

2）利用光电感应器件收集透过所述偏振片的待测非均匀矢量偏振光的光强分布，分别得到与夹角角度相对应的光强分布I_0°(r,θ)，I_45°(r,θ)，I_90°(r,θ)和I_135°(r,θ)，其中r,θ分别为以光电感应器件感光面中心为原点的极坐标系的坐标分量；

3）计算机根据光强分布I_0°(r,θ)，I_45°(r,θ)，I_90°(r,θ)和I_135°(r,θ)，计算待测非均匀矢量偏振光波面上各点的斯托克斯参量s₀(r,θ)，s₁(r,θ)及s₂(r,θ)的值；

4）利用所述的斯托克斯参量s₀(r,θ)，s₁(r,θ)及s₂(r,θ)的值，计算得到待测非均匀矢量偏振光的径向分量比重

切向分量比重

径向分量方差σ_R ²及切向分量方差σ_θ ²，完成对于待测非均匀矢量偏振光的测量与评价。

4.如权利要求3所述的非均匀矢量偏振光的测量与评价方法，其特征在于，所述的光电感应器件为高速电荷耦合器件。

5.如权利要求3所述的非均匀矢量偏振光的测量与评价方法，其特征在于，所述斯托克斯参量的计算公式为

其中，r,θ分别为以光电感应器件感光面中心为原点的极坐标系的坐标分量。

6.如权利要求3所述的非均匀矢量偏振光的测量与评价方法，其特征在于，所述的径向分量比重

${\widetilde{\mathrm{\ρ}}}_R=\frac{1}{2}+\frac{{\∫}_0^{\∞}{\∫}_0^{2\mathrm{\π}}[\cos \left(2\mathrm{\θ}\right)s_1(r,\mathrm{\θ})+\sin \left(2\mathrm{\θ}\right)s_2(r,\mathrm{\θ})]\mathrm{rdrd\θ}}{2{\∫}_0^{\∞}{\∫}_0^{2\mathrm{\π}}{s}_0(r,\mathrm{\θ})\mathrm{rdrd\θ}}$

式中，r,θ分别为以光电感应器件感光面中心为原点的极坐标系的坐标分量。

7.如权利要求3所述的非均匀矢量偏振光的测量与评价方法，其特征在于，所述的切向分量比重

${\widetilde{\mathrm{\ρ}}}_{\mathrm{\θ}}=\frac{1}{2}-\frac{{\∫}_0^{\∞}{\∫}_0^{2\mathrm{\π}}[\cos \left(2\mathrm{\θ}\right)s_1(r,\mathrm{\θ})+\sin \left(2\mathrm{\θ}\right)s_2(r,\mathrm{\θ})]\mathrm{rdrd\θ}}{2{\∫}_0^{\∞}{\∫}_0^{2\mathrm{\π}}{s}_0(r,\mathrm{\θ})\mathrm{rdrd\θ}}$

式中，r,θ分别为以光电感应器件感光面中心为原点的极坐标系的坐标分量。

8.如权利要求3所述的非均匀矢量偏振光的测量与评价方法，其特征在于，所述的径向分量方差σ_R ²

${{\mathrm{\σ}}_R}^2=\frac{{\∫}_0^{\∞}{\∫}_0^{2\mathrm{\π}}|s_0(r,\mathrm{\θ})+\cos \left(2\mathrm{\θ}\right)s_1(r,\mathrm{\θ})+\sin \left(2\mathrm{\θ}\right)s_2(r,\mathrm{\θ})-2{\widetilde{\mathrm{\ρ}}}_R{s}_0(r,\mathrm{\θ})|\mathrm{rdrd\θ}}{2{\∫}_0^{\∞}{\∫}_0^{2\mathrm{\π}}{s}_0(r,\mathrm{\θ})\mathrm{rdrd\θ}}$

式中，r,θ分别为以光电感应器件感光面中心为原点的极坐标系的坐标分量。

9.如权利要求3所述的非均匀矢量偏振光的测量与评价方法，其特征在于，所述的切向分量方差σ_θ ²

${{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\θ}}}^2=\frac{{\∫}_0^{\∞}{\∫}_0^{2\mathrm{\π}}|s_0(r,\mathrm{\θ})-\cos \left(2\mathrm{\θ}\right)s_1(r,\mathrm{\θ})-\sin \left(2\mathrm{\θ}\right)s_2(r,\mathrm{\θ})-2{\widetilde{\mathrm{\ρ}}}_{\mathrm{\θ}}{s}_0(r,\mathrm{\θ})|\mathrm{rdrd\θ}}{2{\∫}_0^{\∞}{\∫}_0^{2\mathrm{\π}}{s}_0(r,\mathrm{\θ})\mathrm{rdrd\θ}}$

式中，r,θ分别为以光电感应器件感光面中心为原点的极坐标系的坐标分量。