[發明專利]水下環境偏振光傳輸特性的測量裝置及方法

有效

• 申請號: 202010104270.2
• 申請日: 2020-02-20
• 公開（公告）號: CN111141389B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 付強;賀敬航;張肅;戰俊彤;赫立群;段錦;姜會林
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: G01J4/00
• 分類號: G01J4/00;G01J4/04;G01N21/21
• 代理公司: 長春市吉利專利事務所(普通合伙) 22206
• 代理人: 李曉莉;張平麗

水下環境偏振光傳輸特性的測量裝置及方法，屬于偏振傳輸探測技術領域，包括光源、光束整形透鏡、濾光片、線偏振片、1/4波片、玻璃水槽、能量分光棱鏡、偏振分光棱鏡、光電探測器Ⅰ、光功率計以及光電探測器Ⅱ，所述光源、光束整形透鏡、濾光片、線偏振片、1/4波片、玻璃水槽、能量分光棱鏡、偏振分光棱鏡以及光電探測器Ⅰ依次同光軸布置；所述光功率計設置在分光棱鏡的反射方向上；所述光電探測器Ⅱ設置在偏振分光棱鏡的反射方向上。本發明測試圓偏振光與線偏振光等固定特殊初始狀態的偏振光，經過不同水下環境傳輸后的偏振、能量，分析并得到水下環境偏振光傳輸特性，有利于提升水下目標探測識別性能。

技術領域

本發明屬于偏振傳輸探測技術領域，特別是涉及到一種水下環境偏振光傳輸特性的測量裝置及方法。

背景技術

隨著現代光學技術的發展，水下光學探測應用越來越廣泛。光在水下環境傳輸產生雜散光，對光學強度成像造成嚴重影響，降低光學成像性能和圖像對比度。利用入射偏振光在水下傳輸過程中偏振特性的變化規律，能夠分離場景中的目標信息光和背景散射光，提高成像圖像對比度和清晰度，提升水下目標探測識別概率。水下環境偏振光傳輸特性的規律尚不能完全掌握，因此現有技術中亟需一種新的技術方案來解決這一問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供水下環境偏振光傳輸特性的測量裝置及方法，測試圓偏振光與線偏振光等固定特殊初始狀態的偏振光，經過不同水下環境傳輸后的偏振、能量，分析并得到水下環境偏振光傳輸特性，有利于提升水下目標探測識別性能。

水下環境偏振光傳輸特性的測量裝置，其特征是：包括光源、光束整形透鏡、濾光片、線偏振片、1/4波片、玻璃水槽、能量分光棱鏡、偏振分光棱鏡、光電探測器Ⅰ、光功率計以及光電探測器Ⅱ，所述光源、光束整形透鏡、濾光片、線偏振片、1/4波片、玻璃水槽、能量分光棱鏡、偏振分光棱鏡以及光電探測器Ⅰ依次同光軸布置；所述光功率計設置在分光棱鏡的反射方向上；所述光電探測器Ⅱ設置在偏振分光棱鏡的反射方向上。

水下環境偏振光傳輸特性的測量方法，其特征是：應用所述的水下環境偏振光傳輸特性的測量裝置，包括以下步驟，且以下步驟順次進行，

步驟一、所述光源出射激光進入光束整形透鏡，經光束整形透鏡透射后的出射光為能量調制分布光束；

步驟二、所述步驟一出射的能量調制分布光束通過濾光片、線偏振片以及1/4波片產生偏振光入射至玻璃水槽；

步驟三、所述玻璃水槽內部設置有液體，步驟二入射的偏振光經玻璃水槽內的液體傳輸一定距離后出射至能量分光棱鏡；

步驟四、能量分光棱鏡將出射光平均分為兩路，其中一路通過光功率計測量偏振光功率，另一路經過偏振分光棱鏡后分別通過光電探測器Ⅰ和光電探測器Ⅱ進行測量偏振態。

所述步驟一中光源出射的激光波長為450nm～600nm，光斑直徑為1mm～5cm。

所述步驟一中的能量調制分布光束為高斯光束或平頂光束。

所述步驟二中的能量調制分布光束通過濾光片、線偏振片以及1/4波片產生圓偏振光，能量調制分布光束通過濾光片、線偏振片產生線偏振光。

所述步驟三中偏振光傳輸路徑的長度通過玻璃水槽的長度或增加反射鏡設置。

所述步驟三中玻璃水槽內部添加牛奶、人工海鹽以及純凈水。

所述步驟四中偏振分光棱鏡將偏振光束中的水平偏振P光和垂直偏振S光分離，通過光電探測器Ⅰ和光電探測器Ⅱ完成光束中水平偏振P光電壓值V_P和垂直偏振S光電壓值V_S的測量，利用(V_P-V_S)/(V_P+V_S)計算獲得出射光的偏振度。