[發(fā)明專利]基于電控液晶的像素化光譜儀

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510847705.1
• 申請日: 2015-11-26
• 公開（公告）號: CN105509886B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊正;孫飛瑩;崔鈞;夏良平;尹韶云;杜春雷;鄭國興
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28
• 代理公司: 北京同恒源知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11275
• 代理人: 廖曦

1.一種基于電控液晶的像素化光譜儀，其特征在于：所述光譜儀包括依次設(shè)置的帶通濾波片、起偏器、電控的液晶單元、檢偏器和光電探測器；入射光依次經(jīng)過帶通濾波片、起偏器、電控的液晶單元、檢偏器，最后達(dá)到光電探測器；所述帶通濾波片設(shè)置在該光譜儀的最前端，緊靠起偏器，其波段范圍與光譜儀的一致；所述液晶單元大小為一個像素，在其兩端加載電控裝置，實(shí)現(xiàn)電壓可控；兩個偏振片分別為相互垂直的起偏器和檢偏器，緊靠液晶單元的兩側(cè)；所述光電探測器為光電二極管、CCD或CMOS的一個像素；

在本光譜儀中，入射光信號經(jīng)過帶通濾波片后為光信號I(λ)，I(λ)照射到液晶表面，在電壓V_j的作用下，液晶分子重新排列，光學(xué)性質(zhì)改變，產(chǎn)生的o光和e光強(qiáng)度改變；電控裝置對液晶單元兩端施加不同的n組電壓值，得到對應(yīng)的n組透過率曲線，相當(dāng)于一個濾波陣列；

兩偏振片相互垂直時，o光、e光相互干涉，其透射光強(qiáng)滿足：

I′(Vj,λ)=I(λ)sin22φ×exp(-αod)(1-cos2πdΔn(Vj)λ)=I(λ)t(Vj,λ),---(1)]]>

其中，I(λ)為經(jīng)過帶通濾波片的入射光信號，φ為起偏器透光方向與液晶盒尋常光振動方向的夾角，α_o為O光的吸收系數(shù)，d為液晶的厚度，V_j表示液晶所施加的第j個電壓，Δn(V_j)為V_j時的o、e光的折射率差，t(V_j,λ)表示與電壓和光波長有關(guān)透過率；

光電探測器所探測到的透射強(qiáng)度表示為

I′(Vj)=∫λI′(Vj,λ)dλ=∫λt(Vj,λ)I(λ)dλ,---(2)]]>

透射光強(qiáng)受n組不同電壓調(diào)控下濾波單元的光譜能量調(diào)制，用矩陣表示為：

或者I'＝TI (3)

其中n為所施加電壓的組數(shù)，m為采樣的波長數(shù)(n＜m)；

利用算法進(jìn)行光譜恢復(fù)，具體為：

利用稀疏表示算法描述探測器接收的透射光強(qiáng)，其強(qiáng)度表示為

I'＝TI＝Tψs (4)

其中，入射光表示為I＝ψs，ψ為稀疏字典，s為稀疏信號；

利用非負(fù)L1范最小(NNLM)算法，令A(yù)＝Tψ，稀疏信號的估計(jì)可以表示為

s^=mins||s||1+τ2||I′-As||22,subject tos≥0---(5)]]>

通過上式得到因此得到恢復(fù)的入射光的光信號

I=ψs^---(6).]]> 1