一种基于四分区相位延迟阵列的全光信息获取装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于四分区相位延迟阵列的全光信息获取装置及方法，包括：前置望远系统、四分区相位延迟器组件、偏振片、四面角锥棱镜、Savart偏光镜、检偏器、成像镜和CCD探测器；沿入射光线的主光轴方向，依次设置前置望远系统、四分区相位延迟器组件、偏振片、四面角锥棱镜、Savart偏光镜、检偏器、成像镜和CCD探测器；构建满足右手定则的xyz坐标系，主光轴为Z轴；第一组延迟器处于第二组延迟器与前置望远系统之间，第一组延迟器的快轴方向与x轴的夹角为0°，第二组延迟器的快轴方向与x轴正向的夹角为45°。本发明专利技术可实现全Stokes矢量偏振信息探测，不会造成分辨率的降低，且对入射光谱无特殊要求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于四分区相位延迟阵列的全光信息获取装置及方法
本专利技术属于成像光谱偏振领域，特别涉及一种基于四分区相位延迟阵列的全光信息获取装置及方法。
技术介绍
成像光谱偏振技术(ImagingSpectropolarimetry，ISP)作为一种新型的光学探测方法，目前国际上只有少数科研机构开展相关研究工作。尤其是干涉成像光谱偏振技术(InterferenceImagingSpectropolarimetry,IISP)，目前仍处于原理探索与实验验证阶段，其技术手段尚未成熟。偏振干涉成像光谱技术是20世纪90年代后期国际上出现的一种在偏振干涉技术和空间调制干涉成像光谱技术基础上发展起来的，以双折射晶体为分光元件的新型光学遥感探测技术，是对空间调制干涉成像光谱技术的深入和发展。由于其在军事、民用等方面具有广阔的应用前景，其刚一问世，就引起了美国、英国和日本等国学者和研究人员的高度重视。国际上对PIIS的研究始于20世纪90年代初期，其中代表性的有：日本大阪大学于1992年研制了基于Savart偏光镜的多通道干涉光谱仪实验装置；美国华盛顿大学于1993年在NASA等的支持下研制了基于Wollaston棱镜的数字阵列扫描干涉成像光谱仪(DigitalArrayScannedInterferometer,DASI)；英国圣安德鲁斯大学于1996年研制的基于Wollaston单镜、双镜的具有补偿功能的偏振干涉仪。为了克服DASI中狭缝导致的光通量低的缺点，张淳民、相里斌和赵葆常等学者于2000年提出了时空混合调制的新型偏振干涉成像光谱技术，并研制了基于Savart偏光镜的稳态偏振干涉成像光谱仪(StaticPolarizationInterferenceImagingSpectrometer，SPIIS)和稳态大视场偏振干涉成像光谱仪(StaticLargeFieldofViewPolarizationInterferenceImagingSpectrometer，SLPIIS)。相比DASI等空间调制型干涉图成像光谱仪，SPIIS和SLPIIS具有以下的特点：用视场光阑取代了空间干涉成像光谱仪的入射狭缝，这样就在DASI所拥有的所有优点之外，拥有了高通量的显著特点，可以应用于远距离和微弱信号的探测；具有较大的视场角，其干涉条纹不再是双曲线，而是直条纹，有利于光谱复原。强度调制光谱偏振仪最初是由日本著名学者KazuhikoOka于1999年提出的，该装置中，利用相位延迟组件把目标全Stokes分量调制到不同的波数上，从而通过单次测量便可以获取探测目标的全偏振态信息。随后该技术被逐渐应用于基于CTIS、GIS、DTSP、FTIS的ISP上，推动了全偏振ISP技术的发展。如，2006年美国亚利桑那大学在层析成像光谱技术基础上引入Oka相位延迟器组件，单次测量便可得到全部偏振信息和光谱信息，具有实时探测能力。然而数据处理过程较为复杂，且光谱分辨较低。2004年美国重飞行器公司通过在散射型成像光谱装置准直光路前引入Oka相位延迟组件，对色散图像进行傅里叶变换，提取各个Stokes分量所对应的频谱，然后在进行逆傅里叶变换，即可得到全偏振光谱信息；安徽光机所的宋志平等人研究的基于GIS的ISP技术和其有异曲同工之妙。该两种方法均可获得目标的全Stokes偏振信息，但是要经过两次傅里叶变换，处理过程复杂。2001年，日本的J.ScottTyo等人提出在空间调制成像光谱装置前面添加Oka相位延迟组件，引入偏振信息探测，将各个Stokes分量调制到不同光程差上，在干涉图上分开，提取各个Stokes分量所对应的干涉信息，进行傅里叶变换后便可以得到全Stokes偏振信息。2010年美国亚利桑那大学光学中心的Julia等人提出基于双Wollaston棱镜偏振干涉成像光谱装置的FTIS成像光谱偏振技术，采用时间调制型干涉成像光谱装置，可以获得较大光程差的干涉信息，进而提高探测光谱的分辨率。2010年，西安交通大学朱京平教授等人提出了基于单Wollaston棱镜偏振干涉成像光谱仪的成像光谱偏振技术。2011年，西安光机所相里斌研究员等人提出了基于Sagnac干涉成像光谱仪的成像光谱偏振技术，在Sagnac干涉成像光谱仪基础上加入Oka相位延迟组件，引入偏振信息。2011年，西安交通大学张淳民教授等人提出了基于Savart偏光镜的偏振干涉成像光谱仪的IISP技术，在PIIS中引入了Oka位相延迟组件，实现目标图像、光谱及偏振信息的同时测量。目前，国际上常规Stokes矢量谱的测量方法有按时间顺序测量及按空间顺序测量等方法，上述方法均需要对目标进行多次测量，存在时间或空间失配问题，限制了其分辨率和偏振测量精度；同时难以做到实时测量，限制了其在偏振探测领域的应用。1999年KazuhikoOka等提出了强度调制测量Stokes矢量谱的新方法，该方法可以同时测量4个Stokes参数，有着良好的实时性，避免了时间及空间失配问题；但通道调制法会造成光谱分辨率的严重降低，同时由于通道间存在不可解的频谱混叠问题，复原出的Stokes矢量存在误差，而为了尽量减小混叠误差，只能对宽波段的光谱进行测量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于四分区相位延迟阵列的全光信息获取装置及方法，以解决上述存在的技术问题。本专利技术可实现全Stokes矢量偏振信息探测，不会造成分辨率的降低，且对入射光谱无特殊要求。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于四分区相位延迟阵列的全光信息获取装置，包括：前置望远系统、四分区相位延迟器组件、偏振片、四面角锥棱镜、Savart偏光镜、检偏器、成像镜和CCD探测器；沿入射光线的主光轴方向，依次设置前置望远系统、四分区相位延迟器组件、偏振片、四面角锥棱镜、Savart偏光镜、检偏器、成像镜和CCD探测器；构建满足右手定则的xyz坐标系，主光轴为Z轴；所述四分区相位延迟器组件由两组延迟器构成，第一组延迟器处于第二组延迟器与前置望远系统之间，第一组延迟器的快轴方向与x轴的夹角为0°，第二组延迟器的快轴方向与x轴正向的夹角为45°。进一步地，所述前置望远系统包括孔径光阑。进一步地，检偏器的透振方向与x轴的夹角为0°。进一步地，成像镜物面设置于Savart偏光镜的后表面。进一步地，CCD探测器的感光面设置于成像镜的物面。一种基于四分区相位延迟阵列的全光信息获取方法，包括以下步骤：入射光准直处理后，通过分光装置分光后得到干涉图，然后通过光谱复原得到一维光谱信息；入射光准直处理后，通过四分区相位延迟组件对入射Stokes谱进行不同模式的调制，再经过偏振片和四面角锥棱镜将调制后的光线调整成四束偏振光，四束偏振光分别穿过分光干涉仪，最后由成像镜汇聚在CCD探测器上，形成四幅干涉图像，经反演得到不同调制模式下的S0′谱，最终求解获得入射光的所有Stokes参量。进一步地，分光装置采用Savart偏光镜。进一步地，构建满足右手定则的xyz坐标系，主光轴为Z轴；所述四分区相位延迟器组件由两组延迟器构成，第一组延迟器处于第二组延迟器与前置望远系统之间，第一组延迟器的快轴方向与x轴的夹角为0°，第二组延迟器的快轴方向与x轴的夹角为45°。进一步地，只考本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于四分区相位延迟阵列的全光信息获取装置，其特征在于，包括：前置望远系统(1)、四分区相位延迟器组件(2)、偏振片(3)、四面角锥棱镜(4)、Savart偏光镜(5)、检偏器(6)、成像镜(7)和CCD探测器(8)；沿入射光线的主光轴方向，依次设置前置望远系统(1)、四分区相位延迟器组件(2)、偏振片(3)、四面角锥棱镜(4)、Savart偏光镜(5)、检偏器(6)、成像镜(7)和CCD探测器(8)；构建满足右手定则的xyz坐标系，主光轴为Z轴；所述四分区相位延迟器组件(2)由两组延迟器构成，第一组延迟器(2.1)处于第二组延迟器(2.2)与前置望远系统(1)之间，第一组延迟器(2.1)的快轴方向与x轴的夹角为0°，第二组延迟器(2.2)的快轴方向与x轴正向的夹角为45°。

【技术特征摘要】
1.一种基于四分区相位延迟阵列的全光信息获取装置，其特征在于，包括：前置望远系统(1)、四分区相位延迟器组件(2)、偏振片(3)、四面角锥棱镜(4)、Savart偏光镜(5)、检偏器(6)、成像镜(7)和CCD探测器(8)；沿入射光线的主光轴方向，依次设置前置望远系统(1)、四分区相位延迟器组件(2)、偏振片(3)、四面角锥棱镜(4)、Savart偏光镜(5)、检偏器(6)、成像镜(7)和CCD探测器(8)；构建满足右手定则的xyz坐标系，主光轴为Z轴；所述四分区相位延迟器组件(2)由两组延迟器构成，第一组延迟器(2.1)处于第二组延迟器(2.2)与前置望远系统(1)之间，第一组延迟器(2.1)的快轴方向与x轴的夹角为0°，第二组延迟器(2.2)的快轴方向与x轴正向的夹角为45°。2.根据权利要求1所述的一种基于四分区相位延迟阵列的全光信息获取装置，其特征在于，所述前置望远系统(1)包括孔径光阑。3.根据权利要求1所述的一种基于四分区相位延迟阵列的全光信息获取装置，其特征在于，检偏器(6)的透振方向与x轴的夹角为0°。4.根据权利要求1所述的一种基于四分区相位延迟阵列的全光信息获取装置，其特征在于，成像镜(7)物面设置于Savart偏光镜(5)的后表面。5.根据权利要求1所述的一种基于四分区相位延迟阵列的全光信息获取装置，其特征在于，CCD探测器(8)的感光面设置于成像镜(7)的物面。6.一种基于四分区相位延迟阵列的全光信息获取方法，其特征在于，包括以下步骤：入射光准直处理后，通过分光装置分光后得到干涉图，然后通过光谱复原得到一维光谱信息；入射光准直处理后，通过四分区相位延迟组件对入射Stokes谱进行不同模式的调制，再经过偏振片和四面角锥棱镜将调制后的光线调整成四束偏振光，四束偏振光分别穿过分光干涉仪，最后由成像镜汇聚在CCD探测器上，形成四幅干涉图像，经反演得到不同调制模式下的S0′谱，最终求解获得入射...

【专利技术属性】
技术研发人员：高鹏，艾晶晶，郭广海，张帅一，滕利华，胡晓晨，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：山东,37