铁电液晶与沃拉斯顿干涉仪的傅里叶成像光谱旋光仪设计与应用

本文介绍了一种基于铁电液晶（Ferroelectric Liquid Crystals, FLCs）和沃拉斯顿干涉仪（Wollaston Interferometer）的时间分段傅里叶变换成像光谱旋光仪（Fourier Transform Imaging Spectropolarimeter, FTISP）。这种新型仪器主要用于同时获取空间、光谱和偏振信息，具有重要的科研价值。 首先，铁电液晶被用于实现快速的偏振状态分析（Polarization State Analyzer, PSA），其优势在于其快速轴控制无需机械运动，使得PSA能够快速切换并完整地调制斯托克斯参数（Stokes Parameters），这在测量过程中提供了高度的灵活性和效率。斯托克斯参数是描述光的偏振状态的关键物理量，包括强度、偏振度、旋转角度和圆偏振度等。 沃拉斯顿干涉仪在本设计中扮演了关键角色，它结合了沃拉斯顿棱镜和反射镜，实现了高干涉调制。这样的设计不仅提高了干涉信号的质量，还简化了光学系统的对准过程，减少了误差源。沃拉斯顿干涉仪利用光的相互干涉原理，通过两束或多束光线的相位差来测量光的特性，对于测量精细的光谱信息尤其有效。 FTISP的工作流程涉及将空间信息和偏振信息转换为光强的频域信号，然后通过傅里叶变换恢复原始的空间-光谱-偏振图像。这一过程利用了傅里叶变换的数学特性，即线性滤波器的频率响应，使得FTISP能够高效地提取出不同频率成分的信息，进而进行定量分析和处理。 这篇研究论文的重点在于介绍了一种创新的光谱测量设备，它结合了铁电液晶的快速偏振调控和沃拉斯顿干涉仪的高精度干涉特性，提升了光谱偏振信息获取的性能。这种仪器对于科学研究，特别是材料科学、生物医学成像以及光纤通信等领域，具有重要的应用潜力。作者们详细探讨了系统设计、优化方法和傅里叶变换的实施，为相关领域的研究者提供了新的技术路线和实验工具。