[發(fā)明專利]一種紅外全波段二維四向偏振調(diào)制光柵

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110481343.4
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113267789B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊利紅;陳智利;陽志強(qiáng);鞏蕾;萬文博;武銀子
• 申請（專利權(quán)）人: 西安工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01S17/89
• 分類號: G01S17/89;G01S7/481
• 代理公司: 北京慕達(dá)星云知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 符繼超

本發(fā)明提供了一種紅外全波段二維四向偏振調(diào)制光柵，包括包括光電成像探測組件和虛擬偏振像元光柵；所述虛擬偏振像元光柵具有四個偏振方向；探測器接收的入射波面每一時刻光強(qiáng)度信號經(jīng)過虛擬偏振像元光柵實時調(diào)制成四向偏振信號，將四向偏振信號進(jìn)行融合，解析出所述入射波面信息。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)對目標(biāo)的全紅外波段偏振信息進(jìn)行四向調(diào)制，進(jìn)而復(fù)原出目標(biāo)全波面信息，并具有很高的透射率和消光比。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及偏振光柵技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種紅外全波段二維四向偏振調(diào)制光柵。

背景技術(shù)

目前，對于片上集成的亞波長偏振光柵主要有兩種分布方式，一種是由一個0°偏振方向、一個45°偏振方向以及兩個無偏振像元組成，另一種是由四個偏振方向組成，即0°、45°、90°和135°，并按照超像元的方式進(jìn)行排布。這兩種方式均能夠通過計算完全得出Stokes向量中的S0、S1和S2三個參數(shù)。但由于此類分布方式會引入不同偏振角度光柵之間的串音問題，并且偏振光柵難以完全覆蓋整個感光區(qū)域，因此實際制作出的偏振光柵，其消光比遠(yuǎn)低于理論數(shù)值，嚴(yán)重影響了探測器對目標(biāo)偏振信息的探測能力。同時，隨著紅外焦平面探測器朝著大規(guī)模、小型化、集成化方向發(fā)展，以及對更大視場和更高分辨率的需求，現(xiàn)有微加工工藝難以在此類焦平面探測器上進(jìn)行超像元排布方式的亞波長金屬偏振光柵的生長，其工藝難度較大且成本很高。

因此，如何提供一種具有良好的近紅外偏振信息探測性能以及較大視場探測能力的虛擬偏振光柵以實現(xiàn)高效率全波段探測是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種紅外全波段二維四向偏振調(diào)制光柵，基于虛擬偏振像元光柵技術(shù)，通過實時調(diào)制四相偏振信號，并在頻域中實時地解調(diào)出目標(biāo)波面的偏振態(tài)等多維度信息，進(jìn)而復(fù)原出目標(biāo)的全波面信息。本發(fā)明由于采用的虛擬計算光柵，即可實現(xiàn)目標(biāo)的全波段偏振信息調(diào)制。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種紅外全波段二維四向偏振調(diào)制光柵，包括光電成像探測組件和虛擬偏振像元光柵；所述虛擬偏振像元光柵具有四個偏振方向；探測器接收的入射波面每一時刻光強(qiáng)度信號經(jīng)過虛擬偏振像元光柵實時調(diào)制成四向偏振信號，將四向偏振信號進(jìn)行融合，解析出所述入射波面信息。

優(yōu)選的，所述虛擬偏振像元光柵結(jié)構(gòu)為正交棋盤單元格樣式。每個單元格調(diào)制成一種振動方向的光波，分別為0°、45°、90°、135°光交替。

優(yōu)選的，將探測器接收的所述入射波面每一個時間點(diǎn)的光的強(qiáng)度信息，并與所述虛擬偏振像元光柵形成的光柵透過率函數(shù)融合，形成正交偏振圖樣。

優(yōu)選的，所述光柵透過率函數(shù)t₁(x,y)的公式為：

其中，光柵表面坐標(biāo)系設(shè)為直角XY坐標(biāo)軸，x、y分別為X、Y方向的坐標(biāo)值，光柵每個單元格的大小尺寸為a×b，即X方向尺寸為a，Y方向尺寸為b，j表示光波的矢量方向，k表示光波的傳播波數(shù)。

優(yōu)選的，所述虛擬偏振像元光柵光波波長透過率函數(shù)t_λ(λ_x,λ_y)＝1，則透過虛擬光柵總的透過率函數(shù)的公式為：

t_總(x,y)＝t_λ(λ_x,λ_y)·t₁(x,y)＝1·t₁(x,y)＝t₁(x,y)。

優(yōu)選的，入射波面經(jīng)過像元偏振光柵調(diào)制后每個像元調(diào)制一個方向角度，即0°、45°、90°、135°光交替。0°透過率設(shè)為I_0°，45°透過率設(shè)為I_45°，90°透過率設(shè)為I_90°，135°透過率設(shè)為I_135°，則根據(jù)斯托克斯原理，可得：