1.一种测量矢量随机电磁光场二维空间相干结构分布的方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、搭建测试光路,所述测试光路包括线偏振片、四分之一波片、第一分束器、聚光元件、第二分束器、第一光探测器和第二光探测器,参考光依次经线偏振片和四分之一波片调制后入射至第一分束器,所述第一分束器将调制后的参考光与待测矢量随机光合束,获得合束光,所述合束光依次经聚光元件和第二分束器射出,所述第二分束器输出复合光场在X分量和y分量光场分布,所述复合光场的X分量在第一光探测器上成像,所述复合光场的y分量在第二光探测器上成像;
S2、遮挡参考光,待测矢量随机光依次经第一分束器、聚光元件和第二分束器,第二分束器将待测量随机光分束为第一X分量光和第一Y分量光,所述第一光探测器拍摄并记录第一X分量光的光强分布信息Ix(r),所述第二光探测器拍摄并记录第一Y分量光的光强分布信息Iy(r);
S3、固定线偏振片,转动四分之一波片,使得四分之一波片的快轴方向与线偏振片的透光轴方向一致;
S4、遮挡待测矢量随机光,移除参考光的遮挡,所述第一光探测器拍摄并记录第二X分量光的光强分布信息IxR1(r),所述第二光探测器拍摄并记录第二Y分量光的光强分布信息IyR1(r);
S5、移除待测矢量随机光的遮挡,所述第一光探测器记录参考光与待测矢量随机光的复合光场在X分量的光强分布信息IxC1(r),所述第二光探测器记录参考光与待测矢量随机光的y分量复合光的光强分布信息IyC1(r);
S6、转动四分之一波片,使四分之一波片的快轴方向与线偏振片的透光轴方向垂直;
S7、遮挡待测矢量随机光,移除参考光的遮挡,所述第一光探测器拍摄并记录第三X分量光的光强分布信息IxR2(r),所述第二光探测器拍摄并记录第三Y分量光的光强分布信息IyR2(r);
S8、移除待测矢量随机光的遮挡,所述第一光探测器记录参考光与待测矢量随机光的复合光场在X分量的光强分布信息IxC2(r),所述第二光探测器记录参考光与待测矢量随机光的y分量复合光的光强分布信息IyC2(r);
S9、计算获得待测矢量随机光的振幅和相位。
2.如权利要求1所述的测量矢量随机电磁光场二维空间相干结构分布的方法,其特征在于,所述“计算获得待测矢量随机光的振幅和相位”,包括以下步骤:S91、根据S5获得的IxC1(r)和IyC1(r)与S8中获得IxC2(r)和IyC2(r)计算获得互相关矩阵元 和S92、计算参考光与测矢量随机光的非相干叠加的光强互相关
和
S93、根据S91和S92获得差值ΔGxx(r1,r2,Δφxx)、ΔGxy(r1,r2,Δφxy)、ΔGyx(r1,r2,Δφyx)和ΔGyy(r1,r2,Δφyy),其中,
S94、通过调制S93中的差值ΔGxx(r1,r2,Δφxx)、ΔGxy(r1,r2,Δφxy)、ΔGyx(r1,r2,Δφyx)和ΔGyy(r1,r2,Δφyy)的相位延迟为0或 获得待测矢量随机光的二维空间相干结构分布。
3.如权利要求2所述的测量矢量随机电磁光场二维空间相干结构分布的方法,其特征在于,所述S91具体包括:矢量随机光场的空间相关性由复相干矩阵表示,复相干矩阵的矩阵元为:其中,下标x和y表示矢量随机光场的两个互相正交的分量,
表示谱密度矩阵的矩阵元,可用来表征矢量随机光场的二阶统计特性,α,β∈{x,y},Ex(r)、Ey(r)分别表示随机光场两个分量的电场矢量;
Sx(r)=
S5中复合光场的电场 和S8中复合光场的电场 为:
根据高斯统计定理,S5中复合光场和S8中复合光场的互相关矩阵的矩阵元表示为:其中,
Δφαβα,β∈{x ,y}表示两参考场的 相位延迟,
4.如权利要求3所述的测量矢量随机电磁光场二维空间相干结构分布的方法,其特征在于,所述S92具体包括:
5.如权利要求4所述的测量矢量随机电磁光场二维空间相干结构分布的方法,其特征在于,所述S93具体包括:
6.如权利要求5所述的测量矢量随机电磁光场二维空间相干结构分布的方法,其特征在于,所述S94具体包括:令Δφαβ=0或者Δφαβ=π/2,获得相干矩阵的实部和虚部,其中,μ'αβ(r1,r2)表示复相干矩阵的实部,μ”αβ(r1,r2)表示复相干矩阵的虚部,获得待测矢量随机光场的二维空间相干结构分布。
7.如权利要求1所述的测量矢量随机电磁光场二维空间相干结构分布的方法,其特征在于,所述参考光由氦氖激光器发出。
8.如权利要求1所述的测量矢量随机电磁光场二维空间相干结构分布的方法,其特征在于,所述聚光元件为透镜。
9.如权利要求1所述的测量矢量随机电磁光场二维空间相干结构分布的方法,其特征在于,所述第一光探测器为CCD或CMOS。
10.如权利要求9所述的测量矢量随机电磁光场二维空间相干结构分布的方法,其特征在于,所述第一光探测器与第二光探测器的型号和参数相同。