復(fù)雜環(huán)境全偏振多角度散射模擬及測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光電成像探測(cè)領(lǐng)域，特別涉及一種多角度散射模擬及偏振傳輸特性測(cè)試系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]復(fù)雜環(huán)境中的大氣分子、氣溶膠粒子、煙塵霧霾對(duì)光的傳播會(huì)產(chǎn)生很大的影響，導(dǎo)致衰減、消光，作用距離下降，成像對(duì)比度降低等問(wèn)題，極大地降低了成像探測(cè)的精度和效果。復(fù)雜環(huán)境的濕度、氣溫、風(fēng)力、風(fēng)向等都會(huì)使目標(biāo)的偏振特性在傳輸過(guò)程中發(fā)生變化。復(fù)雜環(huán)境傳輸介質(zhì)顆粒的成分、粒徑大小和顆粒形貌與不同波長(zhǎng)光波偏振特性密切相關(guān)。環(huán)境越復(fù)雜對(duì)光傳輸特性影響越大，對(duì)成像的影響就越大，全偏振成像探測(cè)技術(shù)既能獲取線(xiàn)偏振信息又可獲取圓偏振信息，因而可以削弱和降低復(fù)雜環(huán)境的干擾。
[0003]在復(fù)雜環(huán)境下全偏振傳輸探測(cè)方面，國(guó)外開(kāi)展研宄較早，先后建立了各類(lèi)不同規(guī)模的環(huán)境模擬設(shè)備，如英國(guó)皇家陸軍科學(xué)研宄院車(chē)輛環(huán)境實(shí)驗(yàn)室該設(shè)備試驗(yàn)間尺寸為16mX8mX8m(長(zhǎng)X寬X高)，溫度范圍為常溫?50 °C，濕度可到85X (1±0.05)RH( ^ 40°C )，太陽(yáng)福射強(qiáng)度最大lkW/m2，模擬的最大風(fēng)速為35m/s。以色列在霧霾天氣環(huán)境下進(jìn)行了全偏振成像實(shí)驗(yàn)，指出霧霾環(huán)境下大氣中存在大量的散射介質(zhì)，比如煙霧顆粒等。這些散射介質(zhì)將會(huì)對(duì)光的傳輸及傳統(tǒng)的光成像造成相當(dāng)程度的影響，導(dǎo)致成像效果的對(duì)比度下降、清晰度不高和作用距離短。但是全偏振成像能夠減少這些散射介質(zhì)的作用，從而改善了成像效果，提高了成像探測(cè)的作用距離。
[0004]在我國(guó)，北京理工大學(xué)研宄了 532nm，650nm和780nm三個(gè)波長(zhǎng)的光與粒徑為325nm的脂肪乳劑液散射粒子的后向散射光的線(xiàn)偏振度特性。福建師范大學(xué)研宄了波長(zhǎng)為54nm的風(fēng)冷Ar+激光器針對(duì)線(xiàn)偏振光在葡萄糖散射介質(zhì)中傳輸特性。但是這些研宄只是針對(duì)單一的線(xiàn)偏振光傳輸特性，還僅停留在數(shù)值仿真模擬階段，即使是實(shí)驗(yàn)也是單一平臺(tái)、單一信道、單一型號(hào)產(chǎn)品進(jìn)行研宄，沒(méi)有建立相對(duì)完整的測(cè)試平臺(tái)和綜合分析及仿真系統(tǒng)。
[0005]由此可見(jiàn)，傳統(tǒng)測(cè)定方法模擬真實(shí)情況單一，可適用的范圍小，不可定量分析。所以，本領(lǐng)域亟需一種具有定量分析能力，能夠模擬全偏振光在復(fù)雜環(huán)境下多角度散射的測(cè)試系統(tǒng)來(lái)改變這樣的現(xiàn)狀。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足和缺陷，本發(fā)明提供一種適用范圍廣、操作方便、效率高、精度高、可重復(fù)的復(fù)雜環(huán)境全偏振多角度散射模擬及測(cè)試系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明是這樣設(shè)計(jì)的:
[0008]復(fù)雜環(huán)境全偏振多角度散射模擬及測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:全偏振光產(chǎn)生裝置可產(chǎn)生多個(gè)波段的全偏振激光，激光通過(guò)多角度傳輸環(huán)境模擬裝置上開(kāi)設(shè)的多個(gè)特定角度的光學(xué)窗口，再進(jìn)入全偏振光探測(cè)裝置；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)獲取并分析全偏振光產(chǎn)生裝置、多角度傳輸環(huán)境模擬裝置與全偏振光探測(cè)裝置的信息；
[0009]所述的多角度傳輸環(huán)境模擬裝置的側(cè)壁開(kāi)設(shè)有入射光學(xué)窗口與6個(gè)散射接收光學(xué)窗口:散射接收光學(xué)窗口 1、散射接收光學(xué)窗口 I1、散射接收光學(xué)窗口II1、散射接收光學(xué)窗口IV、散射接收光學(xué)窗口 V、散射接收光學(xué)窗口VI ;所述的6個(gè)光學(xué)窗口分別對(duì)應(yīng)30°、45°、60°、90°、135°、180° 的散射角度；
[0010]所述的多角度傳輸環(huán)境模擬裝置的形狀為圓柱形；所述的全偏振光產(chǎn)生裝置與全偏振光探測(cè)裝置均位于以多角度傳輸環(huán)境模擬裝置中心為圓心的圓周上；所述的全偏振光產(chǎn)生裝置正對(duì)入射光學(xué)窗口 ；所述的全偏振光探測(cè)裝置正對(duì)散射接收光學(xué)窗口。
[0011]所述的全偏振光產(chǎn)生裝置包括可變波長(zhǎng)及功率可調(diào)的激光器與起偏裝置；所述的起偏裝置包括衰減片、起偏片、位相延遲器I與擴(kuò)束器I ;所述的可變波長(zhǎng)及功率可調(diào)的激光器、起偏片、位相延遲器I與擴(kuò)束器I依次排列。
[0012]所述的多角度傳輸環(huán)境模擬裝置中心設(shè)置有目標(biāo)板，即可測(cè)量多角度目標(biāo)偏振前向或后向散射特性。
[0013]所述的多角度傳輸環(huán)境模擬裝置中注入傳輸介質(zhì)，即可測(cè)量全偏振光多角度散射傳輸特性。
[0014]所述的全偏振光探測(cè)裝置包括全偏振光檢偏裝置、偏振stokes矢量獲取裝置與偏振態(tài)探測(cè)裝置；所述的全偏振光檢偏裝置包括擴(kuò)束器I1、位相延遲器I1、檢偏片與分光棱鏡；偏振光經(jīng)分光棱鏡被偏振stokes矢量獲取裝置與偏振態(tài)探測(cè)裝置所接收。
[0015]通過(guò)上述設(shè)計(jì)方案，本發(fā)明可以帶來(lái)如下有益效果:
[0016]1、本發(fā)明建立的復(fù)雜環(huán)境全偏振多角度散射模擬及測(cè)試系統(tǒng)，可模擬多種復(fù)雜環(huán)境，如煙霧，水霧，燃燒煙塵，可實(shí)時(shí)控制并檢測(cè)環(huán)境粒子物理參數(shù)，如濃度、濕度、溫度、粒子半徑等。
[0017]2、本發(fā)明構(gòu)建了一種針對(duì)復(fù)雜環(huán)境全偏振多角度散射模擬及測(cè)試系統(tǒng)，可采集可見(jiàn)光波段，近紅外，中紅外的線(xiàn)和偏振光信息，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)全偏振傳輸探測(cè)的研宄。
[0018]3、本發(fā)明復(fù)雜環(huán)境全偏振多角度散射模擬及測(cè)試系統(tǒng)，可對(duì)偏振光多角度目標(biāo)反射特性和多角度散射傳輸特性進(jìn)行測(cè)試和分析，實(shí)驗(yàn)條件可重復(fù)，且屏蔽外界干擾，為復(fù)雜環(huán)境下的偏振傳輸規(guī)律研宄，提供環(huán)境保障和測(cè)試手段，較大提高實(shí)驗(yàn)的精確性。
【附圖說(shuō)明】
[0019]下面結(jié)合【附圖說(shuō)明】和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0020]圖1為本發(fā)明復(fù)雜環(huán)境全偏振多角度散射模擬及測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2為本發(fā)明復(fù)雜環(huán)境全偏振多角度散射模擬及測(cè)試系統(tǒng)的俯視結(jié)構(gòu)示意圖1。
[0022]圖3為本發(fā)明復(fù)雜環(huán)境全偏振多角度散射模擬及測(cè)試系統(tǒng)的俯視結(jié)構(gòu)示意圖1I。
[0023]圖中I為全偏振光產(chǎn)生裝置、11為可變波長(zhǎng)及功率可調(diào)的激光器、12為起偏裝置、111為衰減片、112為起偏片、113為位相延遲器1、114為擴(kuò)束器I ;2為多角度傳輸環(huán)境模擬裝置、21為入射光學(xué)窗口、22為散射接收光學(xué)窗口 1、23為散射接收光學(xué)窗口 I1、24為散射接收光學(xué)窗口II1、25為散射接收光學(xué)窗口IV、26為散射接收光學(xué)窗口 V、27為散射接收光學(xué)窗口V1、28為目標(biāo)板、3為全偏振光探測(cè)裝置、31為全偏振光檢偏裝置、32為偏振stokes矢量獲取裝置、33為偏振態(tài)探測(cè)裝置、311為擴(kuò)束器I1、312為位相延遲器I1、313為檢偏片、314為分光棱鏡、4為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0024]如圖所示的復(fù)雜環(huán)境全偏振多角度散射模擬及測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:全偏振光產(chǎn)生裝置I可產(chǎn)生多個(gè)波段的全偏振激光，激光通過(guò)多角度傳輸環(huán)境模擬裝置2上開(kāi)設(shè)的多個(gè)特定角度的光學(xué)窗口，再進(jìn)入全偏振光探測(cè)裝置3 ;計(jì)算機(jī)系統(tǒng)4獲取并分析全偏振光產(chǎn)生裝置1、多角度傳輸環(huán)境模擬裝置2與全偏振光探測(cè)裝置3的信息；
[0025]所述的多角度傳輸環(huán)境模擬裝置2的側(cè)壁開(kāi)設(shè)有入射光學(xué)窗口 21與6個(gè)散射接收光學(xué)窗口:散射接收光學(xué)窗口 I 22、散射接收光學(xué)窗口 II 23、散射接收光學(xué)窗口III 24、散射接收光學(xué)窗口 IV 25、散射接收光學(xué)窗口 V 26、散射接收光學(xué)窗口 VI 27 ;所述的6個(gè)光學(xué)窗口分別對(duì)應(yīng)30°、45°、60°、90°、135°、180°的散射角度；
[0026]所述的多角度傳輸環(huán)境模擬裝置2的形狀為圓柱形；所述的全偏振光產(chǎn)生裝置I與全偏振光探測(cè)裝置3均位于以多角度傳輸環(huán)境模擬裝置2中心為圓心的圓周上；所述的全偏振光產(chǎn)生裝置I正對(duì)入射光學(xué)窗口 21 ;所述的全偏振光探測(cè)裝置3正對(duì)散射接收光學(xué)窗P。
[0027]所述的全偏振光產(chǎn)生裝置I包括可變波長(zhǎng)及功率可調(diào)的激光器11與起偏裝置12 ;所述的起偏裝置12包括衰減片111、起偏片112、位相延遲器I 113與擴(kuò)束器I 114 ;所述的可變波長(zhǎng)及功率可調(diào)的激光器11、起偏片112、位相延遲器I 113與擴(kuò)束器I 114依次排列。
[0028]所述的多角度傳輸環(huán)境模擬裝置2中心設(shè)置有目標(biāo)板28，即可測(cè)量多角度目標(biāo)偏振前向或后向散射特性。
[0029]所述的多角度傳輸環(huán)境模擬裝置2中注入傳輸介質(zhì)，即可測(cè)量全偏振光多角度散射傳輸特性。
[0030]所述的全偏振光探測(cè)裝置3包括全偏振光檢偏裝置31、偏振stokes矢量獲取裝置32與偏振態(tài)探測(cè)裝置33 ;所述的全偏振光檢偏裝置31包括擴(kuò)束器II 311、位相延遲器
II312、檢偏片313與分光棱鏡314 ;偏振光經(jīng)分光棱鏡被偏振stokes矢量獲取裝置32與偏振態(tài)探測(cè)裝置33所接收。
[0031]該復(fù)雜環(huán)境全