[發明專利]一種基于空間振幅調制的光譜偏振探測系統及探測方法

在審

• 申請號: 201410796345.2
• 申請日: 2014-12-18
• 公開（公告）號: CN104483021A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 李雙;劉強
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G01J3/447
• 分類號: G01J3/447
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

1.一種基于空間振幅調制的光譜偏振探測系統，其特征在于：包括依次共中心軸設置的波片、光劈調制器、線偏振片、準直鏡頭、光柵、成像鏡頭、面陣探測器，波片、光劈調制器、線偏振片構成偏振信息調制模塊，且波片與光劈調制器之間設置有狹縫；入射光束經過波片預調制后通過狹縫，再依次經過光劈調制器、線偏振片進行偏振信息調制后入射至準直鏡頭，準直鏡頭將入射光準直形成平行光后出射至光柵，光柵對入射的平行光進行分光，將入射的復色平行光離散成一定帶寬的單色光，單色光經成像鏡頭成像至面陣探測器，由面陣探測器探測載有光譜偏振信息的圖像。

2.根據權利要求1所述的一種基于空間振幅調制的光譜偏振探測系統，其特征在于：所述波片為四分之一波長消色差波片。

3.根據權利要求1所述的一種基于空間振幅調制的光譜偏振探測系統，其特征在于：所述光劈調制器材料為雙折射晶體材料，優選石英晶體。

4.根據權利要求1所述的一種基于空間振幅調制的光譜偏振探測系統，其特征在于：所述光劈調制器的快軸方位與狹縫長度方向夾角理論上可以成任意角度，為了三角函數計算方便，一般情況下設置成45°和-45°。

5.根據權利要求1所述的一種基于空間振幅調制的光譜偏振探測系統，其特征在于：光劈調制器的結構形式可為：快軸方位角相差90°，劈角相同但延遲量梯度方向相反的兩塊光劈調制器膠合后形成的復合光劈調制器。

6.根據權利要求1所述的一種基于空間振幅調制的光譜偏振探測系統，其特征在于：線偏振片的快軸方向與狹縫成90°。

7.一種基于空間振幅調制的光譜偏振探測方法，其特征在于：目標的入射光經過波片、狹縫、光劈調制器和偏振片，在進入準直鏡頭前實現偏振信息的調制，由于光劈調制器的調制方向與狹縫長度方向垂直，因此偏振信息的調制方向與色散方向相互垂直；

入射光的偏振斯托克斯參量為S_i＝(I_i?Q_i?U_i?V_i)^τ，各偏振器件的米勒矩陣按光路順序分別為波片：M_q、光劈調制器：M_w、偏振片：M_p，調制后的出射光偏振斯托克斯參量為S_o＝(I_o?Q_o?U_o?V_o)^τ，有：

S_o＝M_p·M_w·M_q·S_i???(1)

在復合雙折射光楔的情形下，調制器由兩個楔角、材料完全一致的單光楔W₁及W₂組成的，類似于巴俾涅補償器的工作原理，復合光楔的組合米勒矩陣看作是Mw=Mw2·Mw1;]]>

在理想情況下，各偏振器件的米勒矩陣可以寫成：

Mq=10000100000100-10Mw=10000cos2Δ0-sin2Δ00100sin2Δ0cos2ΔMp=121100110000000000---(2)]]>

其中是單光楔的延遲梯度分布，隨狹縫的相對位置x及波長λ而變化，ξ是楔角，|n_o-n_e|是雙折射材料的折射率差，代入公式(1)可得到理想的像面強度分布為：

I_o(x,λ)＝0.5·[I_i+Q_i·cos2Δ(x,λ)+U_i·sin2Δ(x,λ)]???(3)

從公式(3)可以看到，在每個給定的光譜偏振分辨間隔Δλ內，像面的強度是隨著高度位置不同而呈現周期性變化的，通過解析這種周期性變化就可以得到入射光的斯托克斯參量I_i、Q_i、U_i。