[發明專利]一種大口徑光學遙感器雙擴束級聯偏振測試系統

有效

• 申請號: 202011148624.X
• 申請日: 2020-10-23
• 公開（公告）號: CN112362307B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 崔程光;李凌;伏瑞敏;楊居奎;王玉詔;郭永祥;賈馨;冀翼;陳宗;李夢旭;劉君航;于宗偉
• 申請（專利權）人: 北京空間機電研究所
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 劉秀祥

一種雙擴束級聯的大口徑光學遙感器偏振測試系統，通過一級擴束系統嚴格控制偏振組件入射面角度，實現高精度偏振調制，突破傳統偏振測試受限于偏振組件工藝水平的難題；然后通過二級離軸反射式擴束系統實現大口徑偏振光束輸出，實現全口徑、全光路的偏振測試，滿足大口徑光學遙感器的偏振測試需求。采用雙擴束級聯方式，降低偏振調制誤差，提高出射光束的消光比，進而提高偏振測試精度；而且級聯的二級擴束系統可進一步實現大口徑光學遙感器相機的全口徑、全光路高精度偏振測試，定量評價光學遙感器的偏振靈敏度，為光學遙感器仿真設計提供直接反饋，為光學遙感器的研制提供重要數據。

技術領域

本發明涉及一種大口徑光學遙感器雙擴束級聯偏振測試系統，可實現全口徑、全光路的系統偏振靈敏度測試，屬于光學測試領域。

背景技術

隨著光學遙感器定量化水平的提高，偏振靈敏度已經成為約束遙感器探測精度的關鍵因素之一。傳統遙感器偏振測試系統一般采用“積分球光源+偏振組件”或“光源+偏振組件+擴束系統”的方式進行，該類系統主要實現中小口徑偏振測試需求，當口徑進一步增大時，傳統測試系統面臨邊緣偏振殘余度高、偏振調制誤差敏感難題，且精度難以進一步提高。

傳統的光學遙感器偏振測試主要缺點在于：

1)“積分球光源+偏振組件”的偏振測試系統，測試口徑受限于偏振組件，難以實現大口徑空間光學遙感器的偏振測試。

NASA的VIIRS(Visible/Infrared Imager/Radiometer Suite’s)其采用MOXTEK生產的偏振片BVO777和BVONIR作為起偏器，口徑＜30cm。采用偏振片作為起偏器，可實現的口徑由偏振片的尺寸決定，如采用此類方案完成大口徑偏振測試需求，則需大口徑偏振片，成本極高，且難以實現。

法國POLDER遙感器的偏振測試利用光學平板的布儒斯特角起偏原理，研制片堆起偏器通過布儒斯特角將入射光調制為S-線偏振光束，偏振出射度由入射光束的入射角決定，從而進行空間光學遙感器的偏振測試與定標。中科院安徽光機所研制的第一代可調諧偏振光源系統同樣采取了這種偏振測試系統。但是由于積分球光源為漫射光源，入射角度難以控制，偏振測試精度較低。

中國科學院安徽光機所研制了第二代可調諧偏振光源系統，在積分球光源后采用平行光管降低視場雜光，提高測試精度，口徑120mm。中國科學院長春光機所紫外可見高光譜探測儀也采用了此種方案進行偏振測試，其中長春光機所研制的片堆起偏器口徑為40mm。

但是偏振起偏器的偏振調制度要求以玻璃片堆的布儒斯特角起偏，對片堆起偏器光學平板的面型和裝調要求較高，實現難度較大。而且加工大口徑的片堆起偏器重量加大，光學平板的加工難度也會增加，因此難以實習大口徑空間光學遙感器的偏振測試。

2)“光源+偏振組件+擴束系統”偏振測試系統，將偏振組件置于擴束系統之前，解決偏振測試口徑受限于偏振組件口徑的問題。一般采用卡塞格林望遠系統進行偏振光束的擴束，蘇州大學所研制的偏振靈敏度測試儀即采用此種方案，可實現300mm口徑的空間光學遙感器的偏振測試。但是由于卡塞格林望遠系統為同軸系統，除口徑難以加工到很大外，更重要的是中心存在遮攔，難以實現大口徑光學遙感器全口徑的偏振測試。

中國專利申請公開號CN107764520A，公布日是2018年3月6日，名稱為“光學鏡頭殘余偏振測試裝置”中公布了一種光學鏡頭的殘余偏振測試系統，采用積分球和鹵素燈作為光源，利用聚焦透鏡對光束進行聚焦，采用消色差濾光片、起偏器和1/4波片組成的起偏光學系統產生線偏振光束，然后通過大口徑離軸拋物面反射鏡進行光束的擴束，進而實現對光學鏡頭殘余偏振的測量。該測量裝置解決了光學鏡頭殘余偏振測量的難題，但其不足之處在于：只能實現離散波長下光學鏡頭的偏振測量，而且偏振組件位于非平行光路中會引入一定的偏振測試誤差。