本專利涉及空間遙感技術(shù)、輻射定標(biāo)技術(shù)，具體指一種使用于空間遙感儀器的地面偏振輻射定標(biāo)試驗裝置，可應(yīng)用于測量與確定偏振探測儀器、輻射探測儀器的偏振光參量與響應(yīng)值之間的關(guān)系，具有光強穩(wěn)定均勻、偏振態(tài)調(diào)節(jié)范圍大(偏振度0～1，偏振角0°～360°)、測量精度高(優(yōu)于1％)等優(yōu)點。

背景技術(shù)：

空間定量遙感儀器在應(yīng)用之前，需要預(yù)先在地面完成定標(biāo)試驗，確定輸入物理量與儀器測量響應(yīng)值之間的關(guān)系。對于空間偏振探測儀器，要完成偏振輻射定標(biāo)試驗，確立入射偏振光Stokes參量與儀器響應(yīng)值的關(guān)系，從而在應(yīng)用時才能夠依據(jù)測量值來得到入射偏振光的Stokes參量。

目前，關(guān)于偏振輻射的計量方面尚缺乏有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，如何構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)偏振輻射源、如何傳遞偏振輻射標(biāo)準(zhǔn)尚屬研究空白。

作為空間偏振探測儀器研制的領(lǐng)先國家，法國空間研究中心CNES在研制空間偏振探測儀器POLDER的過程中，進行了偏振輻射定標(biāo)試驗的研究。主要定標(biāo)試驗設(shè)備有：積分球、偏振系統(tǒng)和參考輻射計。其中關(guān)鍵的偏振系統(tǒng)用來產(chǎn)生不同偏振度和偏振角的偏振光，其主要構(gòu)成部件是相互平行的兩塊玻璃板，可沿兩個軸向調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)角度，沿一個軸向旋轉(zhuǎn)可調(diào)節(jié)偏振度(0～0.5)，沿另一個軸向旋轉(zhuǎn)可調(diào)節(jié)偏振角。該方法的優(yōu)點是偏振度和偏振角調(diào)節(jié)方便，缺點是受玻璃板旋轉(zhuǎn)角度限制、難以獲得高偏振度偏振光，另外光線經(jīng)過兩塊玻璃板折射和反射后、影響定標(biāo)精度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本專利裝置的目的是測量偏振探測儀器的偏振定標(biāo)響應(yīng)關(guān)系，解決偏振輻射源缺乏、無法進行偏振定標(biāo)測量的問題。

該裝置包括：離軸反射式平行光管1、光學(xué)隔振平臺2、高亮度積分球3、標(biāo)準(zhǔn)偏振器4、內(nèi)調(diào)焦準(zhǔn)直望遠鏡5、安裝支架6、偏振光計量儀7、數(shù)顯萬能轉(zhuǎn)臺8，其特征在于：

離軸反射式平行光管1用螺釘固定在光學(xué)隔振平臺2上；所述的標(biāo)準(zhǔn)偏振器4安裝在高亮度積分球3出光窗口，所述的安裝支架6安裝在數(shù)顯萬能轉(zhuǎn)臺8上，安裝支架6具有0°、90°、±45°安裝方式，數(shù)顯萬能轉(zhuǎn)臺8水平調(diào)節(jié)角度為0°～360°，偏振光計量儀7安裝于數(shù)顯萬能轉(zhuǎn)臺8上，接收從標(biāo)準(zhǔn)偏振器4發(fā)出的標(biāo)準(zhǔn)偏振光；所述的離軸反射式平行光管1、高亮度積分球3、偏振光計量儀7的光軸對齊。

一種基于權(quán)利1所述的偏振輻射定標(biāo)裝置的測量數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，方法步驟如下：

1)高亮度積分球3與標(biāo)準(zhǔn)偏振器4配合產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)偏振光。設(shè)置高亮度積分球3和標(biāo)準(zhǔn)偏振器4的狀態(tài)，使得偏振光狀態(tài)偏振度和偏振角確定；

2)被測儀器接收這種偏振光，產(chǎn)生一定的輸出，對應(yīng)一定的光強信號[I₁、I₂、I₃]；

3)偏振光計量儀7同樣接收步驟1產(chǎn)生的偏振光，得到偏振光的斯托克斯參數(shù)[S₀、S₁、S₂]；

4)調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)偏振器4的角度，重復(fù)步驟1)～3)，得到不同偏振狀態(tài)的[I₁、I₂、I₃]與對應(yīng)的[S₀、S₁、S₂]，從而建立兩組變量之間的關(guān)系：

偏振輻射定標(biāo)試驗結(jié)果表明，該專利裝置可測量偏振探測儀器對線偏振光的響應(yīng)方程，與理論上的橢圓響應(yīng)模型一致。經(jīng)檢驗，輻射源的輻射穩(wěn)定性優(yōu)于0.2％，偏振度調(diào)節(jié)范圍0～1，偏振角調(diào)節(jié)范圍0°～360°，所標(biāo)定的偏振測量精度結(jié)果優(yōu)于1％。

附圖說明

圖1偏振輻射定標(biāo)試驗裝置

圖2偏振光計量曲線，圖2(a)、圖2(b)分別為偏振光Stokes參量S1、S2與偏振角的關(guān)系曲線

圖3被測量儀器的偏振測量曲線，圖3(a)、圖3(b)、圖3(c)分別為透射光強I1、I2、I3與偏振角的關(guān)系曲線

圖4被測量儀器的偏振響應(yīng)曲線，圖4(a)、圖4(b)、圖4(c)分別為偏振光Stokes參量S1與透射光強I1、I2、I3的關(guān)系曲線

具體實施方式

本專利裝置的測量試驗方法是：

離軸反射式平行光管1安放在光學(xué)隔振平臺2上，配合使用內(nèi)調(diào)焦準(zhǔn)直望遠鏡5，用于檢驗平行光管入射光與被測儀器光軸之間的準(zhǔn)直性。

高亮度積分球3與標(biāo)準(zhǔn)偏振器4配合產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)偏振光。被測儀器接收這種偏振光，被測儀器通過安裝支架6安裝于數(shù)顯萬能轉(zhuǎn)臺8上，這樣可調(diào)節(jié)被測儀器接收的入射光角度。

偏振光計量儀7安裝于數(shù)顯萬能轉(zhuǎn)臺8上，同樣接收標(biāo)準(zhǔn)偏振光，可測量偏振光的Stokes參量[S₀,S₁,S₂,S₃]及偏振度。

通過上述測量，就建立了被測儀器的偏振定標(biāo)響應(yīng)關(guān)系。

本專利的主要測量設(shè)備及其參數(shù)如下：

高亮度積分球3：安裝16只進口高穩(wěn)定度溴鎢燈，適用光譜波段400nm～2000nm，出射光穩(wěn)定性偏差<0.2％(2小時內(nèi))。

標(biāo)準(zhǔn)偏振器4：合作研制，有效面積25mm×25mm，中心波長670nm，偏振度規(guī)格0.1～0.99，可調(diào)節(jié)角度0°～360°。

偏振光計量儀7：進口偏振測量儀器，波長范圍500～910nm，重復(fù)精度(Repeatability)≤0.5％，準(zhǔn)確度(Accuracy)≤±0.5％。

被測儀器安裝支架6：自行設(shè)計加工，具有0°、90°、±45°等安裝方式。