[發明專利]一種微型偏振光譜成像探測系統及方法

在審

• 申請號: 201710979343.0
• 申請日: 2017-10-19
• 公開（公告）號: CN107741274A
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發明（設計）人: 胡炳樑;李洪波;于濤;張周鋒;張兆會;劉宏;衛翠玉
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28;G01J3/447;G01J3/02
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司61211
• 代理人: 汪海艷

技術領域

本發明屬于偏振光譜成像技術領域，具體涉及一種微型偏振光譜成像探測系統及方法。

背景技術

對目標更多屬性的獲取，是光學類傳感器不斷追求的目標。隨著光譜成像技術和偏振成像技術的發展與成熟，光譜成像和偏振成像結合形成了一種新的光學探測技術—偏振光譜成像技術。偏振光譜成像技術能對目標的空間圖像信息、光譜信息和偏振信息進行探測，具有明顯的原理先進性和技術優勢，單純利用光譜信息或者偏振信息對目標進行識別和檢測存在一定的局限性，將兩者進行有機的結合能夠提高對目標的探測識別能力。尤其適合在渾濁介質(煙、霧、霾、塵、水體等)等條件下的目標探測，為在復雜背景中檢測出感興趣的目標，尤其經過光譜偽裝或者具有高度隱蔽能力的目標，提供一種新型有效的方法。也由于偏振態具備“強光弱化”和“弱光強化”的特點，可以極大延伸遙感暗-亮兩端的探測區。同時，用偏振手段對大氣衰減可以進行精確描述和規律發現，也可為新大氣窗口理論提供客觀依據。

目前，偏振光譜成像探測方法主要有以下幾種方式：

1、基于可調諧光譜器件如AOTF(聲光調諧)和LCTF(液晶調諧)的偏振光譜成像方法

如D.A.Glenar,J.J.Hillman,B Saif,et al.POLARIS-II:an acousto-optic imaging spectropolarimeter for ground-based astronomy[J].SPIE,1992,1747:90～102；T.SUZUKI,H.KUROSAKI,Shigeharu ENKYO,et al.Application of an AOTF imaging spectropolarimetry[J].SPIE,1997,3121:356～365都是利用聲光衍射原理和和液晶電調諧原理進行光譜譜段的選擇，同時，采用相位延遲器件LCVR等組合進行偏振態的測量，由于可調諧光譜器件需要專門的驅動電路，因此導致其系統功耗較大。

2、計算層析型的偏振光譜成像方法

如M.J.Duggin,R.L.Algorithms for target discrimination and contrast enhancement using narrowband polarimetric image data[J].Proceedings of SPIE,2002,4480:248～256；R.W.Aumiller,C.V.EustaceL.Dereniak,et al.Snapshot imaging spectropolarimetry in the visible and infrared[J].Proceedings of SPIE,2008,6972:69720D；B.H.Miles,R.A.Googson,E.L.Dereniak,et al.Computed-tomography imaging spectropolarimeter(CTISP):instrument design,operation and results[J].SPIE,1999,3753:169～180，均通過安裝多個不同偏振方向的偏振片和波片進行偏振態和光譜信息的探測，缺點是偏振態測量的時間長，有運動部件，在偏振態快速變化的條件下不適用，而且結構復雜，不利于設備的微型化和輕量化。

3、基于狹縫色散的光譜偏振方法

如S.H.Jones,F.J.Iannarilli,P.L.Kebabian.Realization of quantitative-grade fieldable snapshot imaging spectropolarimeter[J].Optics Express,2004,12(26):6559～6573；E.Kim,D.Dave,T.E Milner.Polarization based microscopy using a fiber optic spectral polarimeter[J].Proceedings of SPIE,2002,4617:191～199，都采用偏振-光譜強度調制技術，通過在普通的狹縫色散光譜儀光路中添加光譜調制模塊來實現偏振態的測量，該方法的缺點是系統采用狹縫，能量利用率比較低，同時光譜存在混疊現象。

4、基于偏振光柵的偏振光譜成像方法