用于使用静态几何偏振操纵的偏振测定的方法和系统与流程

用于使用静态几何偏振操纵的偏振测定的方法和系统
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求享有于2018年11月8日提交的、题为“method and system for polarimetry using static geometric phase manipulation”的第62/757,551号美国临时专利申请的优先权和权益，所述美国临时专利申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
3.本公开内容总体上涉及偏振测定的领域，并且特别地，涉及用于使用静态几何偏振操纵的偏振测定的方法和系统。


背景技术：

4.呈光的形式的电磁辐射由多种特性表征，所述特性包括强度、传播方向、频率或波长谱以及偏振。对光的强度和光谱特性的分析是一种常见的用于推断光的源的相关特性以及在该源与接收器之间的反射和透射介质的诊断方法。对光谱信息的收集和分析是天体物理学的基础方法，并且在许多其他学科——诸如材料科学、遥感、医学诊断、国防、生物物理学、显微镜学和基础物理学——中具有应用。许多天文光谱仪使用望远镜来将来自天文源的光聚焦到狭缝上。来自狭缝的光被传递到将发散光束变成平行光的准直器，并且然后被传递到分散器(通常是反射光栅)以创建光谱，并且然后被传递到将光谱聚焦到诸如电荷耦合设备(charge coupled device，ccd)的传感器上的摄像机。光谱图像的水平轴不再对应于天空中的空间方向，而是现在表示波长。如果狭缝在焦平面处，图像的垂直轴仍然对应于入射光源的空间位置。结果是二维、空间分辨光谱仪图像，该光谱仪图像包括在光谱方向上横跨图像伸展的变化强度的带(band)并且例示了强度作为波长的函数。该图像包含多个光谱，每个光谱对应于狭缝中的一个不同位置，或更确切地说，对应于沿着狭缝的源的一个不同部分。


技术实现要素：

5.公开了用于使用偏振状态的静态几何操纵的偏振测定的系统和方法的实施方案。根据一个实施方案，一种分光偏振计包括具有几何变化快轴的延迟器(retarder)。所述快轴沿着测定偏振的维度变化。所述分光偏振计具有偏振分析器(polarization analyzer)和光谱光学平台。所述光谱光学平台具有狭缝，所述狭缝在与所述延迟器的所述测定偏振的维度相同的空间维度上；准直器；分散元件，用于将从所述准直器接收的光的光谱分量沿着垂直于所述狭缝的所述空间维度的光谱维度分散；聚焦光学器件；以及二维探测器阵列。
6.以上和其他优选特征——包括元件的实施和组合的各种新颖的细节——现在将参考附图被更具体地描述并且在权利要求中被指明。将理解，仅通过例示而非限制的方式示出了特定的方法和装置。如本领域技术人员将理解的，可以在众多的实施方案中采用本文所解释的原理和特征。
附图说明
7.在结合附图考虑时，通过优选实施方案以及其某些改型的以下详细描述，本发明的其他目的、特征和优点将变得更明显，在附图中：
8.图1描绘了对于不同的光源使用分光偏振计的一个实施方案获得的偏振测量结果；
9.图2描绘了对于用来获得图1中所示出的测量结果的不同的光源使用分光偏振计的同一实施方案在预处理原始图像之后获得的偏振测量结果；
10.图3描绘了对于左圆形偏振光和右圆形偏振光使用分光偏振计的一个实施方案获得的偏振测量结果；
11.图4示出了圆形偏振光的偏振光谱与使用分光偏振计的一个实施方案获得的偏振测量结果的比较；
12.图5描绘了对于传递通过枫叶并且由枫叶偏振的光使用分光偏振计的一个实施方案获得的偏振测量结果；
13.图6示意性地描绘了根据一个实施方案的几何偏振掩膜；
14.图7示意性地描绘了根据一个实施方案的分光偏振计的部件以及其布置；以及
15.图8示意性地描绘了根据另一个实施方案的分光偏振计的部件以及其布置。
16.虽然本公开内容可做出各种改型和替代形式，但是其具体实施方式已经通过示例的方式被示出在附图中并且将在本文中被详细地描述。本公开内容将被理解为不限于所公开的特定形式，而是相反，其意图是涵盖落入本公开内容的精神和范围内的所有改型、等同物和替代物。
具体实施方式
17.公开了用于使用偏振状态的静态几何操纵的偏振测定的系统和方法的实施方案。根据一个实施方案，一种分光偏振计包括具有几何变化快轴的四分之一波延迟器。快轴沿着一个测定偏振的维度变化方向。分光偏振计具有偏振分析器和光谱光学平台。光谱光学平台在空间维度上具有狭缝，并且沿着与空间维度正交的光谱维度产生光谱仪。延迟器被定位成使得测定偏振的维度与空间维度相同，以便在光谱仪的生成期间呈现偏振延迟器和分析器的不同状态。光谱光学平台可以还包括：准直器；以及分散元件，用于将从准直器接收的光的光谱分量沿着垂直于狭缝的空间维度(其也是测定偏振的维度)的光谱维度分散；聚焦光学器件；以及二维探测器阵列。
18.偏振是光波的、描述光波的振荡的定向的特性。“旋光分光法”是已经被分散成作为波长的函数的连续光谱或线光谱的光的偏振的测量法。旋光分光法提供多功能诊断工具套件。例如，在天体物理学研究中，偏振测定可以被用来在天体物理尘埃使邻近的恒星的光散射时推断该尘埃的特性。当星光由尘埃散射时，星光以取决于尘埃颗粒的尺寸、孔隙度和成分的方式变成偏振的。可以使用散射光的偏振测定信息来测量这些特性。因此，基于旋光分光法技术的科学研究——尤其是在天文学领域——正经历快速发展阶段，在天文学领域，旋光分光观测正在提供关于行星、恒星以及宇宙起源的重要线索。正如光谱学，偏振测定通常在制药、医学、遥感和物理科学中具有广泛应用。
19.光的偏振特性可以由斯托克斯矢量(i、q、u、v)描述，在该矢量中i是总强度，q和u
产生垂直于波传播的方向的在彼此成45度的两个平面中的每个中的线性偏振(linear polarization，线偏振)并且，并且v是圆形偏振(circular polarization，圆偏振)。归一化的斯托克斯偏振参数(q、u和v)表示分数偏振状态(分别是q/i、u/i和v/i)。传统上，利用处于不同定向的偏振滤光片(filter，滤波器)、利用可旋转的波板(wave plate，波片)或利用诸如铁电液晶和共振晶体光弹性调制器(pem)的复杂的易碎的快速调制部件顺序地进行偏振测量以实现高精度。然而，顺序测量需要移动零件，并且调制部件通常导致固有单色性能和部件易碎性，所有这些引入机械复杂性、错误可能性，并且通常降低偏振计的实用性。实际上，采用这样的方案的偏振计因为需要顺序测量所以其性能受限，或对于在天基天文台中可靠部署是太不切实际的。
20.在各实施方案中，该系统可以执行斯托克斯偏振测定而无需任何移动零件。这些实施方案是紧凑且鲁棒的，并且可以基于静态几何偏振操纵在单个数据帧上编码完整的偏振信息。特别地，通过将具有变化其定向的快轴的延迟器的快轴的旋转映射到沿着空间轴的位置，根据各实施方案的偏振计被配置为在单个数据帧上获取它们的数据而无需任何移动零件。
21.一些实施方案结合偏振分析器采用四分之一波延迟器——其快轴在方向上随沿着2d数据帧的一个轴的位置变化。完整的斯托克斯参数集被编码，对圆形偏振斯托克斯参数v具有最大灵敏度。使用不同的空间频率对线性偏振项和圆形偏振项编码，这最小化或消除了串扰。其他旋转部件偏振计可以适于类似的几何配置。例如，如果使用半波延迟器代替四分之一波，线性斯托克斯参数被编码。在任何特定的快轴方向关于波长基本恒定的意义上，本文所描述的各实施方案是消色差的，并且这样，偏振调制空间频率不随波长变化。由于偏振测定信息是在单个观测中获取的，因此瞬态或移动目标是可及的，并且消色差适于用于旋光分光法或测定偏振成像的设计。
22.以下公开内容提供了用于实施主题的不同的特征的许多不同的实施方案或实施例。下文描述了部件和布置的具体实施例以简化本公开内容。当然，这些仅是实施例并且不意在是限制性的。此外，本公开内容可以在各实施例中重复参考数字符号和/或字母。此重复是出于简单和清楚的目的，并且本质上不指示所讨论的各实施方案和/或配置之间的关系。
23.在单个数据帧上以此方式提供强度调制的偏振计的优点包括：小尺寸；紧凑的、鲁棒的设计；因为不需要移动零件，所以操作简单并且方便；高动态范围；以及消色差。在单个数据帧上获得的偏振测定可以应用于正常的一套测定偏振的目标，并且此外移动的、时变的或者瞬态源可以被分析。
24.延迟器或波板通过利用折射率随方向的不同来更改光的偏振状态。在常规的波板中，波板的光轴平行于波板的两个平行表面，其中光在法线方向上入射到所述表面中的一个上。波板的普通轴(ordinary axis)垂直于光轴，并且波板的特别轴(extraordinary axis)平行于光轴。沿着普通轴和特别轴的折射率——分别是n
o
和n
e
——是不同的。这样，沿着普通轴和特别轴的偏振分量的相应速度——分别是v
o
＝c/n
o
和v
e
＝c/n
e
——是不同的。其中n
o
＞n
e
，因为v
e
＞v
o
所以特别轴是快轴并且普通轴是慢轴，并且其中n
e
＞n
o
时，因为v
o
＞v
e
所以普通轴是快轴并且特别轴是慢轴。可以使用液晶技术在小空间尺度上施加图案或通过由各自具有不同快轴方向的个体零件组装波板来制成其快轴方向随位置变化的延迟器。
25.可以使用各种方法——包括在矢量涡旋日冕照相法(vector vortex coronography)中所采用的那些方法——制造具有空间变化的快轴的延迟器或几何掩膜。使用利用紫外线(uv)固化的聚合物和液晶技术的偏振元件的微尺度配方，可以生成掩膜，在该掩模中，出于所有意图和目的，快轴的定向随沿着掩膜/延迟器的一个轴的位置连续地变化。如本文所使用的，“连续地”是指延迟器快轴的角度随位置平滑地变化，并且相继的定向的离散步长在一起足够近以显得连续。
26.在矢量涡旋日冕仪的情况下，形成延迟器的波板具有恒定的延迟(retardance)，但是快轴方向随围绕中心点或奇点的方位角变化。掩膜上的“电荷”m是指当方位角变化2π弧度时快轴的180度旋转的数目。使用类似的制造方法，预期沿着笛卡尔轴x或y的快轴位置角度的平滑变化(例如，小于10
°
、5
°
等)。
27.参考图6，分光偏振计的一个实施方案包括延迟器(例如，延迟器10)，该延迟器以一组适当的快轴角度由由聚合物制成的四分之一波板条构造，该组适当的快轴角度被重新定向使得所述条是平行的。该设备可以起完整的斯托克斯偏振计的作用，并且可以产生高质量的结果。在一个实施方案中，延迟器10包括宽度稍微小于1毫米(例如，相对于诸如1mm的标称宽度在20％、10％、5％、2％、1％、0.5％、0.1％的容差内)并且长度为几厘米(例如，1cm、1.5cm、2cm、5cm等)的八个窄条，所述八个窄条是从四分之一波延迟器膜以从水平到157.5度的、对应于22.5度增量的位置角度切下。所述条彼此相邻被胶结到矩形的线性片状偏振器，从而导致随横跨所述条移动的位置变化的快轴方向。尽管延迟器组件10被划分并且被重复以增加呈现给光谱仪的条的数目，但是在分析中仅使用八个条的单个循环。
28.应理解，尽管延迟器组件10包括八个条，但是在不同的实施方案中可以使用具有更少的(例如，4个、6个)条和更多的(例如，10个、12个、16个等)条的延迟器。还应理解，根据所使用的条的数目，一个条相对于相邻的条的角度增量或角度可以小于或大于22.5度。例如，如果使用12个条，角度的变化可以是15度。延迟器组件10可以被安装在显微镜载片上、由同一材料框住用于支撑、并且利用前盖玻璃显微镜载片来保护。长狭缝可以被固定在安装的载片后面。
29.在一个实施方案中，分光偏振计包括具有在多个方向上的快轴和入口孔径的延迟器、理查森(richardson)透射光栅以及qsi ccd摄像机。使用白光、来自3d电影眼镜的左右圆形偏振光、胆甾相液晶滤光片、线性偏振光和枫叶来获得试验曝光。使用532nm绿激光和650nm红激光来近似校准波长。图1示出了从设备显露的原始数据。黑色间隙对应于相邻的条之间的接合处(join)。图2描绘了在预处理以移除与接合处相关联的伪影和间隙之后的图1的数据，因此它类似于将从快轴的定向连续地变化的掩膜显露的数据，该数据示出了从原始数据提取的并且与平均白光光谱成比例的光谱。作为用以测量圆形偏振的设备，注意，(a)对于相同程度的偏振，用于v的调制幅度是q或u的调制幅度的两倍，以及(b)由于v以空间频率的一半调制到线性项，因此原则上，在两者之间不存在串扰。
30.再次参考图1，描绘了示出了四个原始数据帧的以下实施例：
31.·
左上的帧(110)示出了白光，其中波长从左到右减小；
32.·
右上的帧(120)示出了线性偏振光，其中条之间的间隙是条彼此邻接之处；
33.·
左下的帧(130)示出了左圆形偏振光；以及
34.·
右下的帧(140)示出了右圆形偏振光。
35.图2描绘了来自图1的原始数据的经处理的光谱段200，该光谱段200包括四分之一波快轴位置角度在光谱之间变化大约22.5
°
的八个平场提取光谱。波长范围从大约590nm到670nm。左上的帧(210)对应于单个白光帧，右上的帧(220)对应于线性偏振光，左下的帧(230)对应于左圆形偏振光，并且右下的帧(240)对应于右圆形偏振光。我们看到，线性偏振光的空间频率是圆形偏振光的两倍，以及在左圆形偏振光和右圆形偏振光之间没有相移的情况下的预期的符号变化。
36.图3示出了通过将输入束引导通过便宜的3d电影眼镜的左透镜和右透镜获得的左圆形偏振光和右圆形偏振光的偏振测量结果。所述眼镜还显示大量的预期的线性偏振。特别地，图3示出了使用穿过适当地定向的一副3d电影眼镜照射的白光获得的左圆形偏振光和右圆形偏振光的派生偏振。实曲线302、304分别表示左圆形偏振光和右圆形偏振光的圆形偏振。虚曲线306、308分别表示左圆形偏振光和右圆形偏振光的线性偏振。左圆形偏振光(曲线302、306)与左透镜相关联并且右圆形偏振光(曲线304、308)与右透镜相关联。
37.参考图4，曲线402示出了按照传递通过胆甾相液晶圆形偏振滤光片的电磁辐射的斯托克斯参数派生的偏振。插图406中的曲线404示出了如由滤光片的制造商指定的滤光片的偏振。注意，在派生的数据402中观测到的波纹408也在410处存在于制造商提供的曲线404中。
38.参考图5，曲线502示出了透射通过枫叶的光的圆形偏振光谱。曲线502示出了与大约670nm处(例如，在650nm和700nm之间)的叶绿素吸收带相关联的特性结构。为了比较，曲线504示出了对非偏振白光的分析。后者的均方根(rms)在斯托克斯v中是0.19％。输入束被传递通过枫叶，并且显著水平的圆形偏振被发现具有与叶子的先前测量结果类似的形状。如在图5中可看出的，斯托克斯v中单个白光帧的噪声水平小于0.2％，从而通过所使用的分光偏振计的实施方案表明出人意料地高质量性能。
39.如下所述，可以使用几何偏振掩膜技术来构造分光偏振计的一个实施方案。典型的探测器像素尺寸是15μm；特定的快轴角度或定向处的带可以覆盖例如4个探测器像素。因此，沿着狭缝的长度大约60μm的带可以在狭缝和探测器之间提供1:1映射，并且可以使用当前可用的制造技术来制造。为了使用八个角度跨越一个循环，重复两次，即电荷m＝2，晶片的长度将接近1mm(确切地说是0.96mm)，因为2
×8×4×
15μm＝0.96mm。同样地，m＝4的设备沿着狭缝的范围或长度将是2mm。在空间方向上，探测器上的等效范围分别是64个像素或128个像素。
40.通常，如果每个快轴定向覆盖k个探测器像素，在一个180
°
旋转中快轴的不同的定向/角度的数目是n，并且如果180
°
旋转的数目是m，空间维度或测定偏振的维度(x)中的探测器阵列中的像素的数目是m
×
n
×
k。如果每个像素的宽度是w，在空间维度上延迟器的长度大约等于m
×
n
×
k
×
w。空间维度(x)中的空间波长和期望的覆盖范围是自由参数——完全地独立于正交方向(y)上的光谱配置，快轴角度的选择以及它们的采样——即，相邻的快轴的角度或定向之间的差异——也是如此。例如，如果需要在单个帧上收集非常大量的光子以提供精确的偏振测定，则更广泛地传播光可能是适当的。这也可以对探测器伪影和像素响应变化进行平均。此外，考虑到这样的设备的可能紧凑度，可以沿着相同的狭缝设置附加的部件，诸如旋转半波板或根本没有偏振元件的间隙等。
41.在一些实施方案中，可以在不使用旋转快轴四分之一波延迟器的情况下获得偏振
输出的静态编码。例如，圆锥形菲涅耳菱体(fresnel rhomb)可以是具有空间变化的快轴方向的四分之一波延迟器的替代物，从而在输出的圆而不是直空间轴上产生类似的偏振调制，并且可以与固定位置角度分析器一起使用。在菱体的(较宽的)底部处，围绕菱体的输出圆周前进，快轴方向保持径向并且因此随方位角位置旋转。同时，假定分析器的定向保持固定，因此，净组合产生上文所讨论的类似的延迟器/分析器组合，以及映射到圆而不是直线上的连续调制。可以使用光纤或透镜将经调制的输出馈送到光谱仪。
42.在一些实施方案中，使用诸如沃拉斯顿(wollaston)棱镜或萨伐尔(savart)板的晶体光学器件来实施偏振分析器。当电磁辐射包括紫外线(uv)或红外线(ir)辐射时，这些部件的使用可以更有效。用以产生偏振计的双束版本的分束器的使用可以在信噪比中恢复√2的因子。也可以使用片状聚合物组件来制造几何偏振掩膜，其中每个条中的快轴定向由机床(machine tooling)调整。因此，使用这些便宜的材料，以非常低的成本组装非常大量的分光偏振计设备是可行的，其中所述设备可以提供完整的斯托克斯偏振测定或线性偏振测定。
43.几何偏振掩膜可以模仿延迟器的旋转。液晶技术可以产生光固化的可变的分析器位置角度，相当于旋转。将这两者一起考虑，多个组合可以被配置以在单个数据帧上产生数据而没有移动零件。这些组合包括：旋转分析器；旋转分析器加固定分析器；旋转延迟器加固定分析器；旋转延迟器和旋转分析器；旋转延迟器和分析器加固定分析器等。在一些实施方案中，具有变化的快轴位置角度的静态半波板可以被用来消除目标的圆形偏振的测量结果中的线性偏振，其中分光偏振计将提供不是全部而是斯托克斯参数中的一些。
44.考虑到不取决于延迟而取决于快轴方向的条纹的消色差，上文所描述的技术可以应用于成像偏振测定。通常，偏振调制不因对波长的延迟依赖性而被“淘汰”。使用合适的光学器件来将光垂直于输入空间狭缝散布，可以使用替换光谱维度的空间维度构造推扫式成像器(push broom imaginer)。在一些实施方案中，在焦平面中具有2x2＝4或3x3＝9个像素的分辨率的像素化成像设备在中间或在探测器处对完整的斯托克斯或线性偏振测定编码，并且可以与宽带或窄带滤光片一起使用。特别地，使用几何偏振掩膜技术，一些实施方案以像素化晶片为特征，诸如固定到线性偏振器的像素化四分之一波延迟器。四个或九个像素块可以对具有不同的四分之一波快轴位置角度的所有四个斯托克斯参数编码，如图6中所示出的。具体地，图6中所示出的延迟器600包括布置成网格或阵列的许多延迟器宏像素602。每个宏像素602包括一组九个单独定向的延迟器604。
45.通过使用几何偏振掩膜技术将基于旋转快轴延迟器的偏振计的时间维度映射到空间维度，或简单地通过宏观地组装这样的设备，用以偏振测定的经典方法和旋光分光法被重新配置为使用单个二维数据帧获取数据。此技术的优点包括紧凑的设计、鲁棒性、对于时间可变或移动目标的增加的保真度，以及降低的设计和/或制造的复杂性和/或成本，因为该设备不包括任何移动零件。以变化的快轴四分之一波板延迟器为特征的实施方案可以在测量目标的圆形偏振方面是有效的，这可以在远程生命感测中具有应用，因为它使用两个不同的载波频率用于圆形偏振和线性偏振。
46.参考图7，根据一个实施方案的分光偏振计700包括狭缝2、准直器4、分散元件6、聚焦晶片8和二维探测器阵列9。此外，分光偏振计包括延迟器10。延迟器10具有几何变化快轴和偏振分析器，如上文所描述的。由望远镜收集的例如来自天文点源或扩展源内的点的光
(通常是电磁辐射)被成像到长狭缝上，并且进入分光偏振计的狭缝2。晶片可以被用来沿着狭缝散布光。从狭缝出来的光在准直器4处被准直，该准直器4可以是透镜或反射镜元件。在图6中，狭缝2的空间维度(和对应的空间轴x)垂直于页面的平面(在图解的上半部中)，并且光谱维度(和对应的光谱轴y)在页面的平面中、垂直于传播方向/传播轴z。
47.然后，光在分散元件6处被分散成其分量波长。分散元件6可以是常规的棱镜，或在现代分光仪中更常见的衍射光栅。聚焦光学器件8可以包括一个或多个透镜，用于将分量分散的光聚焦到探测器阵列9的二维表面上。探测器阵列9可以是具有以行(平行于由直狭缝2限定的空间轴x)和列(平行于光谱轴y)的矩形阵列布置的多个光敏像素的常规天体光度计二维ccd或cmos矩形光电探测器阵列。通过光谱仪光学器件4、6、8将狭缝2成像到探测器阵列9上。分量分散的光的光谱轴y通常垂直于狭缝2定向。
48.探测器阵列9探测并且记录每个波长的入射光的强度。因此，探测器阵列9起电子光子收集器的作用。用于天文应用的典型的ccd摄像机包括半导体材料层中的光子探测器的二维阵列，该光子探测器的二维阵列被放置在望远镜的焦平面处以收集图像。阵列9中的每个单独的探测器被称为像素并且利用光电效应，在光电效应中与来自源的撞击像素的探测器表面的光子的数目成正比地释放电子并且电子被存储在探测器中。因此，探测器阵列9中的每个像素作为电子阱起作用，该电子阱累积与落到其上的光的强度——即，入射光子的数目——成比例的释放的电子。每个像素中可以累积的电子的数目被称为阱深度并且典型的天文ccd具有大约105个电子的阱深度。
49.因为为了精确的偏振测定需要收集大量的光子(例如，大约108个)来测量10
‑4的偏振程度，所以可能需要在单个观测的过程中从阱多次读出(即，清空)所收集的电子。此问题的解决方案是将来自狭缝2的光向外散布到探测器9表面上的不止一个阱或像素上，使得入射的光子被分布在更大数目的阱上并且由更大数目的阱来收集，这些阱一起具有更大的电子容量。因此，多个阱需要更少的读出并且因此需要更少的时间来累积可探测地大量的电子。
50.如果进入狭缝2的光被偏振并且如果四分之一波延迟器的快轴的方向角度φ随沿着被偏振滤光片跟随的分光仪的狭缝2的位置x变化，则根据偏振参数中的一个或多个调制在给定的波长沿着探测器阵列9的空间轴探测到的光的强度，其中探测器上的空间坐标x映射到沿着分光仪狭缝的任何点处的快轴方向角度φ上。
51.考虑到上文所描述的光学平台，沿着狭缝2诱发光强度调制——由0.5*q cos(4φ)给出，其中φ是延迟器快轴与偏振滤光片透射轴或探测器9坐标中的x之间的角度，并且角度φ被假定通过由校准改进的计算而已知。参考图2，观测到，根据三角波形，给定频率的光的强度沿着空间轴x变化。与狭缝2呈45度的线性偏振斯托克斯分量u以与q分量相同的方式由0.5*u sin(4φ)给出。然而，入射光的圆形偏振分量v产生等于v sin(2φ)的强度调制。q、u和v分量的强度调制在二维探测器阵列9上组合以形成具有用于给定波长的光的构成要素的单个成像的波形。
52.参考图8，根据一个实施方案的分光偏振计800，望远镜802接收光(通常是emr)并且从源捕获图像，其随后穿过狭缝804。从狭缝804出来的光传递通过单个延迟器/偏振分析光学器件806。从那里出来的光在微透镜阵列808处被接收，该微透镜阵列808用于分割由望远镜802捕获的图像。探测器/摄像机812被用来利用其偏振分析光学器件806获得矩形入口
狭缝的多个图像。因此，可以获得单独传递通过每个微透镜的光的偏振。可以在探测器812之前使用分散器810，使得可以执行光谱偏振测定。
53.穆勒(muller)矩阵分析可以被用来得到用于强度调制的表达式，该强度调制现在将i、q、u和v偏振分量编码为三角函数的线性系数。因此，使用所测量的强度的阵列，可以使用线性最小二乘分析来计算对应的完整的斯托克斯参数集i、q、u和v。这是优于沿着光谱维度(垂直于狭缝的分散方向)对偏振信息编码的各种其他技术的优点，因为在光谱维度上编码需要使用傅立叶分析，傅里叶分析在不完整的波形存在时对于从偏振调制解开的光谱结构可能是相当不稳定的。
54.在本文中上文已经描述了以上示例实施方案以例示实施单发(single
‑
shot)静态、基于几何的偏振计的各实施方案。本领域普通技术人员将想到来自所公开的示例实施方案的各种改型和偏离。在随附的权利要求书阐述了意在位于本公开内容的范围内的主题。
55.出于解释的目的，前述描述使用特定的术语来提供对本发明的透彻理解。然而，对于本领域技术人员将明显的是，为了实践本发明不需要具体细节。因此，出于例示和描述的目的，呈现了本发明的具体实施方案的前述描述。它们不意在穷举或将本发明限制于所公开的确切形式；鉴于上文教导，许多改型和变化是可能的。实施方案被选择并且被描述以最好地解释本发明的原理以及其实际应用，从而它们使本领域其他技术人员能够最好地利用本发明和具有适于所预期的特定用途的各种改型的各实施方案。意在是随后提交的权利要求书以及其等同物限定本发明的范围。