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原文传递一种静态快照式焦平面光谱全偏振信息探测装置及方法

专利名称：	一种静态快照式焦平面光谱全偏振信息探测装置及方法
摘要：	本发明公开了一种静态快照式焦平面光谱全偏振信息探测装置及方法，该装置通过将面阵探测器安装在焦平面探测器上，在焦平面探测器前安装双折射位相延迟器阵列和双折射干涉元件，使得待测量光被分为四个子波束，相对于以往光谱全偏振探测装置，没有任何机械运动、电控调制部件，在保证探测器单次曝光便可在宽波段范围内获取目标光谱全偏振信息的同时，所用双折射元件全部安装在焦平面上、结构简单紧凑，易于集成，体积小，重量轻，对振动及环境不敏感，具有良好的航空航天及野外环境适应性。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	陕西;61
申请人：	西安交通大学
发明人：	李杰;吴海英;齐春
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-14T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-01T00:00:00+0800
申请号：	CN201910515348.7
公开号：	CN110296941A
代理机构：	西安通大专利代理有限责任公司
代理人：	安彦彦
分类号：	G01N21/21(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	710049 陕西省西安市咸宁西路28号
主权项：	1.一种静态快照式焦平面光谱全偏振信息探测装置，其特征在于，沿入射光线的主光轴方向，成像镜(1)的后方设置有双折射位相延迟器阵列(2)，双折射位相延迟器阵列(2)后依次设置有起偏器(3)、Wollaston棱镜WP(4)、检偏器(5)和面阵探测器(6)；所述双折射位相延迟器阵列(2)、起偏器(3)、Wollaston棱镜WP(4)、检偏器(5)和面阵探测器(6)依次固定连接；所述双折射位相延迟器阵列(2)包括四组依次固定连接双折射位相延迟器，双折射位相延迟器阵列(2)的阵列方向垂直于主光轴方向，相邻的两组双折射位相延迟器的侧边固定连接，主光轴方向的两侧分别设置有两组双折射位相延迟器；入射光线的主光轴方向为坐标系中的z向，坐标系满足右手定则。 2.根据权利要求1所述的一种静态快照式焦平面光谱全偏振信息探测装置，其特征在于，每组双折射位相延迟器包括一个或两个双折射位相延迟器。 3.根据权利要求1所述的一种静态快照式焦平面光谱全偏振信息探测装置，其特征在于，设定每组双折射位相延迟器的快轴和坐标系中x轴的夹角为α，双折射位相延迟器阵列包括四组不同夹角α的双折射位相延迟器。 4.根据权利要求1所述的一种静态快照式焦平面光谱全偏振信息探测装置，其特征在于，起偏器(3)的透振方向为坐标轴的x方向或y方向。 5.根据权利要求1所述的一种静态快照式焦平面光谱全偏振信息探测装置，其特征在于，Wollaston棱镜WP(4)的主截面和起偏器(3)透振方向的夹角为45°。 6.根据权利要求1所述的一种静态快照式焦平面光谱全偏振信息探测装置，其特征在于，检偏器(5)的透振方向和起偏器(3)的透振方向平行或垂直。 7.一种静态快照式焦平面光谱全偏振信息探测方法，其特征在于，待测量光经过成像镜(1)成为会聚光后，通过双折射位相延迟器阵列(2)形成四个子波束，四个子波束均经过起偏器(3)调制后形成四束线偏振光，四束线偏振光经过Wollaston棱镜WP(4)和检偏器(5)处理后，在面阵探测器(6)上形成四组子干涉图；四组子干涉图分别进行傅里叶变换并求解后得到待测量光的光谱全偏振信息，所述光谱全偏振信息为待测量光的所有Stokes参量。 8.根据权利要求7所述的一种静态快照式焦平面光谱全偏振信息探测方法，其特征在于，四组子干涉图为：其中，i＝1、2、3、4表示四组子干涉图的序号，Δ表示干涉光程差，σ＝1/λ为波数，S0(σ)～S3(σ)为4个波长相关Stokes参量，Ai、Bi、Ci分别为三个系数；4个波长相关Stokes参量计算公式为： S0(σ)＝4I1(σ)-A1S1(σ)-B1S2(σ)-C1S3(σ). (11) 其中， K1＝(A1-A2)(C3-C4)-(A3-A4)(C1-C2), (12) K2＝(B1-B2)(C3-C4)-(B3-B4)(C1-C2), (13) K3＝(A1-A3)(C2-C4)-(A2-A4)(C1-C3), (14) K4＝(B1-B3)(C2-C4)-(B2-B4)(C1-C3). (15)。 9.根据权利要求8所述的一种静态快照式焦平面光谱全偏振信息探测方法，其特征在于，当每组位相延迟器包括两个位相延迟器时，Ai、Bi、Ci三个系数的计算公式分别为：其中，δ是每个位相延迟器的延迟量，8个位相延迟器的延迟量相同；αi1，αi2为每组位相延迟器中的两个位相延迟器的快轴分别与x轴所成的角度。 10.根据权利要求8所述的一种静态快照式焦平面光谱全偏振信息探测方法，其特征在于，当每组位相延迟器为一个位相延迟器时，Ai、Bi、Ci三个系数的计算公式分别为： Ai＝1-(1-cosδ)sin22αi, (5) Ci＝-sinδsin2αi, (7) 其中，δ是每个位相延迟器的延迟量，4个位相延迟器的延迟量相同；αi为每个位相延迟器的快轴与x轴所成的角度。
所属类别：	发明专利