[發明專利]一種靜態干涉成像偏振儀及獲得目標的偏振信息的方法

有效

• 申請號: 201110271707.2
• 申請日: 2011-09-15
• 公開（公告）號: CN102426058A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發明（設計）人: 張淳民;吳海英;祝瑩瑩;朱化春
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01J4/00
• 分類號: G01J4/00;G01J3/447;G01J3/45
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

1.一種靜態干涉成像偏振儀，其特征在于：包括沿入射光方向依次設置的前置望遠系統(1)、調制延遲器(2)、偏振干涉儀(3)、光學收集透鏡(4)、面陣探測器(5)和計算機處理系統(6)，所述調制延遲器(2)由第一延遲器(21)和第二延遲器(22)組成；所述偏振干涉儀(3)由起偏器(31)、薩瓦爾偏光鏡(32)和檢偏器(33)組成；

其中由目標發出的入射光經前置望遠系統(1)準直后進入調制延遲器(2)，經過調制延遲器(2)后成為加載有調制信息的出射光，該出射光再通過偏振干涉儀(3)變成兩束振動平行且傳播方向平行于入射光方向的線偏振光，該線偏振光經過收集透鏡(4)后發生干涉并匯聚于面陣探測器(5)上，再經計算機處理系統(6)處理獲得目標的形影信息、光譜信息和偏振信息。

2.根據權利要求1所述的靜態干涉成像偏振儀，其特征在于：所述的第一延遲器(21)與第二延遲器(22)的厚度比例為1∶2。

3.根據權利要求1所述的靜態干涉成像偏振儀，其特征在于：所述的第一延遲器(21)的快軸方向與第二延遲器(22)的快軸方向的夾角為45°。

4.根據權利要求2所述的靜態干涉成像偏振儀，其特征在于：所述起偏器(31)和檢偏器(33)的透光方向與第一延遲器(21)的快軸方向平行。

5.一種根據權利要求1所述的靜態干涉成像偏振儀獲得目標的偏振信息的方法，其特征在于：所述的方法按照以下步驟進行：

步驟一：由公式(1)獲得靜態干涉成像偏振儀的Mueller矩陣M：

M=14[1+cosδ]1010000010100000---(1);]]>

其中δ＝2πΔσ，為Savart偏光鏡中兩束光之間的相位差；Δ為Savart偏光鏡中兩束光之間的光程差；σ＝1/λ為波數，取決于光譜儀的波長響應范圍；

步驟二：由公式(2)獲得入射光經過調制延遲器和偏振干涉儀前后的Stokes矢量：

S_out＝M_SavartM_ПM_IS_in??????????(2)；

式中M_I、M_П和M_Savart分別為第一延遲器、第二延遲器和偏振干涉儀的Mueller矩陣，設M＝M_SavartM_ПM_I為總的Mueller矩陣；S_out代表入射光經過偏振干涉儀后的Stokes矢量；S_in代表入射光經過調制延遲器前的Stokes矢量；

步驟三：將調制延遲器的相位差和波數σ之間的關系由(3)式表示：

其中和分別表示光線經過第一延遲器、第二延遲器的相位延遲量，σ＝1/λ為波數取決于光譜儀的波長響應范圍；Δn為延遲器中o光和e光之間的折射率差；d_j為延遲器的厚度；

步驟四：令

Sin=IMCS,]]>Sout=I′M′C′S′]]>

其中I代表入射光的總光強；M代表水平方向、垂直方向的強度差；C代表入射光45°方向與135°方向的強度差；S代表入射光右旋方向與左旋方向的強度差；I′代表出射光的總光強；M′代表出射光水平方向、垂直方向的強度差；C′代表出射光45°方向與135°方向的強度差；S′代表出射光右旋方向與左旋方向的強度差；由式S_out＝M_SavartM_ПM_IS_in獲得出射光的強度譜I′為：

其中強度譜I′為入射光Stokes矢量元素譜經不同頻率載波調制后的線性疊加；

步驟五：對I′進行傅立葉變換即可獲得入射光的Stokes矢量，從而獲得目標的偏振信息。