[發(fā)明專利]偏振光譜儀的偏振精度定標(biāo)系統(tǒng)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910076359.6
• 申請(qǐng)日: 2009-01-14
• 公開（公告）號(hào): CN101464256A
• 公開（公告）日: 2009-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙慧潔;張穎;趙海博;周鵬威
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/21
• 分類號(hào): G01N21/21;G01N15/00
• 代理公司: 北京慧泉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 王順榮;唐愛華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于星載、機(jī)載和地面對(duì)地遙感及深空探測(cè)的成像偏振光譜儀的偏振精度定標(biāo)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

成像光譜偏振探測(cè)技術(shù)對(duì)于云和大氣氣溶膠的探測(cè)、地質(zhì)勘探、土壤分析、環(huán)境監(jiān)測(cè)、資源調(diào)查、農(nóng)作物估產(chǎn)、災(zāi)害估計(jì)、農(nóng)牧業(yè)發(fā)展、海洋開發(fā)利用和軍事領(lǐng)域等方面具有重要價(jià)值。為了更好地應(yīng)用成像光譜偏振探測(cè)系統(tǒng)，獲得目標(biāo)準(zhǔn)確的光譜偏振信息，就需要進(jìn)行偏振定標(biāo)，建立成像光譜偏振探測(cè)系統(tǒng)每個(gè)探測(cè)單元的輸出信號(hào)與該單元對(duì)應(yīng)的實(shí)際地物偏振信息之間的定量關(guān)系，這是遙感信息定量化關(guān)鍵的一步。

定標(biāo)的最終目的是為了根據(jù)成像光譜偏振探測(cè)系統(tǒng)的輸出數(shù)據(jù)準(zhǔn)確得到目標(biāo)反射光的光譜偏振特性。遙感數(shù)據(jù)的可靠性及應(yīng)用的深度和廣度在很大程度上取決于定標(biāo)精度。定標(biāo)手段是測(cè)定成像光譜偏振探測(cè)系統(tǒng)對(duì)一個(gè)已知輻射特性目標(biāo)的響應(yīng)，以它為定標(biāo)源進(jìn)行定標(biāo)。

光譜偏振信息探測(cè)過程中，由于進(jìn)入探測(cè)器的入射光本身包含了背景反射光和其它雜散光，在探測(cè)器成像過程中受暗電流、定位誤差以及元器件在各波段的透過率不同等因素的影響，最后成像中包含了很多噪聲，降低了成像數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。因此，需要通過實(shí)驗(yàn)和計(jì)算的方法盡量減小或消除這些影響，使之反演所得曲線能與光譜儀所得曲線盡量一致，得到更精確的光譜偏振信息。在實(shí)際測(cè)量時(shí)，入射光的偏振態(tài)會(huì)受到各種噪聲影響，探測(cè)系統(tǒng)的性能和響應(yīng)關(guān)系也隨場(chǎng)景不同而發(fā)生變化，需對(duì)整個(gè)遙感器進(jìn)行詳細(xì)和準(zhǔn)確的偏振定標(biāo)，即建立每一個(gè)像元的輻射響應(yīng)度公式和Stokes偏振響應(yīng)度的儀器矩陣。

偏振定標(biāo)要求有一個(gè)偏振定標(biāo)源，它能產(chǎn)生定標(biāo)或測(cè)試時(shí)所需要的偏振態(tài)，用以測(cè)定儀器的偏振靈敏度并監(jiān)視儀器性能的改變。因此，偏振定標(biāo)源必須具有高于儀器靈敏度的偏振準(zhǔn)確度。偏振定標(biāo)源可以由線偏振器和波片組成，調(diào)整線偏振器和波片的方位角就可以產(chǎn)生任意的完全偏振態(tài)光源，利用多組完全偏振態(tài)光源可以對(duì)偏振系統(tǒng)的儀器矩陣進(jìn)行定標(biāo)。

高性能的偏振器和高準(zhǔn)確度的消色差波片不僅是偏振儀器本身需要的關(guān)鍵部件，也是偏振定標(biāo)設(shè)備的關(guān)鍵部件。為了適用于大口徑偏振光譜儀的定標(biāo)，定標(biāo)系統(tǒng)需要有由高精度、大口徑的偏振片和波片組成的PSG，但根據(jù)對(duì)國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品的調(diào)研，目前還沒有研制出這樣的產(chǎn)品。傳統(tǒng)的偏振定標(biāo)系統(tǒng)在對(duì)偏振光譜儀進(jìn)行定標(biāo)時(shí)，通過分步旋轉(zhuǎn)偏振光譜儀使得平行光以各視場(chǎng)角入射到被定標(biāo)系統(tǒng)中，從而實(shí)現(xiàn)各視場(chǎng)角下的偏振定標(biāo)，這種定標(biāo)方式不能對(duì)偏振光譜儀進(jìn)行精確的全視場(chǎng)偏振定標(biāo)。

綜上所述，目前國(guó)內(nèi)外研制的偏振定標(biāo)系統(tǒng)不能對(duì)大口徑的偏振光譜儀進(jìn)行偏振定標(biāo)，而且不能對(duì)偏振光譜儀進(jìn)行精確的全視場(chǎng)偏振定標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是：提供一種新型的偏振精度定標(biāo)系統(tǒng)，該定標(biāo)系統(tǒng)可以對(duì)大口徑成像偏振光譜系統(tǒng)進(jìn)行全視場(chǎng)偏振定標(biāo)，定標(biāo)過程中采用不等精度最小二乘法原理進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，大大提高了成像偏振光譜儀的偏振定標(biāo)精度。

本發(fā)明一種偏振光譜儀的偏振精度定標(biāo)系統(tǒng)，其技術(shù)解決方案：該系統(tǒng)包括下列部件：

積分球，位于整個(gè)定標(biāo)系統(tǒng)的最前端，用于提供波段為350nm-2500nm范圍內(nèi)均勻穩(wěn)定的光源；

平行光管，位于積分球的后面，將積分球發(fā)出的光源準(zhǔn)直，產(chǎn)生平行面光源；

光闌，位于平行光管的后面，限制平行面光源的出射孔徑，使得平行面光源以一定的孔徑入射到后續(xù)的待定標(biāo)系統(tǒng)；

干涉濾光片，位于光闌后面，對(duì)入射光進(jìn)行濾光，其中心波長(zhǎng)和波段的選擇與待定標(biāo)的偏振系統(tǒng)有關(guān)；

偏振態(tài)發(fā)生器(PSG)，位于干涉濾光片后面，入射光經(jīng)過PSG后，能夠產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)偏振光源；

保偏擴(kuò)散器，位于PSG之后，將入射光以一定角度均勻發(fā)散出去，并保持出射光與入射光的偏振態(tài)；

準(zhǔn)直透鏡，位于保偏擴(kuò)散器之后，其焦距和直徑的選取與待定標(biāo)偏振系統(tǒng)的通光孔徑、視場(chǎng)角以及保偏擴(kuò)散器上的光斑孔徑有關(guān)；

偏振態(tài)檢測(cè)器，位于準(zhǔn)直透鏡之后，檢測(cè)出射光的偏振態(tài)；

參考光強(qiáng)探測(cè)器，位于準(zhǔn)直透鏡之后，與偏振態(tài)檢測(cè)器分列待定標(biāo)系統(tǒng)兩側(cè)，其探測(cè)到的光強(qiáng)作為定標(biāo)時(shí)的參考光強(qiáng)，將定標(biāo)過程中每個(gè)步驟中探測(cè)到的光強(qiáng)除以相應(yīng)的參考光強(qiáng)，得到歸一化后的光強(qiáng)，再進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；