一種偏振態(tài)同步獲取的光譜成像裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種偏振光譜成像裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]光譜成像和偏振成像相結(jié)合形成了一種新的光學(xué)遙感技術(shù)——偏振光譜成像技術(shù)，該技術(shù)能夠集目標(biāo)的圖像信息、光譜信息和偏振態(tài)信息融于一體。光譜成像類設(shè)備可能存在“同譜異物”和“同物異譜”的現(xiàn)象，在識別目標(biāo)的精準(zhǔn)度方面可能存在一定的局限性；在圖像與光譜信息中加入偏振信息后，可達(dá)到最佳探測與識別能力。尤其適合在渾濁介質(zhì)(煙、霧、霾、塵、水體等)等條件下的目標(biāo)探測，也由于偏振態(tài)具備的“強(qiáng)光弱化”和“弱光強(qiáng)化”特點(diǎn)，可以極大延伸遙感暗-亮兩端的探測區(qū)。同時，用偏振手段對大氣衰減可以進(jìn)行精確刻畫和規(guī)律發(fā)現(xiàn)，可為新大氣窗口理論提供客觀依據(jù)。
[0003]目前，偏振光譜成像探測方法主要有以下幾種方式:
[0004]1、基于A0TF(聲光可調(diào)諧的)和LCTF(液晶可調(diào)諧)的偏振光譜成像方法
[0005]該原理是利用聲光衍射原理和和液晶電調(diào)諧原理進(jìn)行光譜譜段的選擇，同時，采用相位延遲器件LCVR等組合進(jìn)行偏振態(tài)的測量，其缺點(diǎn)是只能用于靜態(tài)目標(biāo)的測量，不符合動態(tài)應(yīng)用目標(biāo)和實(shí)時性的需求。
[0006]2、計(jì)算層析型的偏振光譜成像方法
[0007]通過安裝多個不同偏振方向的偏振片和波片進(jìn)行偏振態(tài)和光譜信息的探測，缺點(diǎn)是偏振態(tài)測量的時間長，有運(yùn)動部件，在偏振態(tài)快速變化的條件下不適用。
[0008]3、基于狹縫色散的光譜偏振方法
[0009]該方法采用偏振-光譜強(qiáng)度調(diào)制技術(shù)，通過在普通的狹縫色散光譜儀光路中添加光譜調(diào)制模塊來實(shí)現(xiàn)偏振態(tài)的測量，該方法的缺點(diǎn)是系統(tǒng)采用狹縫，能量利用率比較低，同時光譜存在混疊現(xiàn)象。
[0010]4、基于偏振光柵的偏振光譜成像方法
[0011]該方案采用了一種新型的透射式各向異性偏振敏感光柵，該光柵能夠?qū)崿F(xiàn)偏振維和光譜維的分離，但該系統(tǒng)在光譜獲取方面存在混疊現(xiàn)象，偏振態(tài)的測量需要通過組合計(jì)算，同時，該系統(tǒng)存在狹縫，能量利用率不高。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0012]本實(shí)用新型提供一種偏振態(tài)同步獲取的光譜成像裝置，具有較高的能量利用率和實(shí)時性，且裝置中不存在運(yùn)動部件，具有非常好的穩(wěn)定性。
[0013]本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0014]—種偏振光譜成像裝置，主要包括沿光路依次設(shè)置的前置光學(xué)系統(tǒng)、SAGNAC干涉儀、2X2傅氏鏡陣列、偏振膜片以及探測器組件，目標(biāo)光經(jīng)過前置光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)入SAGNAC干涉儀，在SAGNAC干涉儀的分束面上產(chǎn)生透反比各為50 %的兩束光，從SAGNAC干涉儀出射的光束再經(jīng)過2X2傅氏鏡陣列、偏振膜片后，在探測器組件的感光面上產(chǎn)生干涉條紋；其中，偏振膜片對應(yīng)于2X2傅氏鏡陣列配置為四個不同偏振態(tài)的區(qū)域。
[0015]SAGNAC干涉儀的入射光為非干涉，出射光為按波長橫向剪切開的一束光，經(jīng)過傅氏鏡陣列后，在每個像面上都成四個同一場景目標(biāo)的像(對大于200倍焦距)，這樣相同的像經(jīng)過四個象限的偏振膜片，就可獲取四個偏振態(tài)下的目標(biāo)干涉圖。
[0016]基于以上方案，本實(shí)用新型進(jìn)一步作如下優(yōu)化:
[0017]上述四個不同偏振態(tài)的區(qū)域呈“田”字型布局。這樣，可以充分利用探測器靶面。
[0018]上述偏振膜片的四個區(qū)域的配置方式優(yōu)選以下兩種模式:
[0019](I)分別配置為O度、45度、90度、135度線偏振態(tài)獲取方式。
[0020](2)三個區(qū)域分別配置為O度、45度、90度、135度線偏振態(tài)獲取方式的任意三種，另一個區(qū)域配置為圓偏振態(tài)獲取方式。
[0021]采用上述偏振光譜成像裝置實(shí)現(xiàn)光譜偏振圖像探測的方法，包括以下過程:目標(biāo)光經(jīng)過前置光學(xué)系統(tǒng)后，進(jìn)入SAGNAC干涉儀，在SAGNAC干涉儀的分束面上產(chǎn)生透反比各為50%的兩束光，經(jīng)過2X2傅氏鏡陣列、偏振膜片后，在探測器組件的感光面上產(chǎn)生干涉條紋，該干涉條紋即疊加了景物信息的干涉偏振圖，該干涉偏振圖經(jīng)過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行光譜復(fù)原后，得出目標(biāo)在不同譜段下四個方向偏振態(tài)的圖像。
[0022]與傳統(tǒng)方式相比，本實(shí)用新型的優(yōu)勢如下:
[0023]1、該探測方法相比傳統(tǒng)的狹縫式偏振光譜成像方法，具有非常高的能量利用率。
[0024]在進(jìn)行偏振態(tài)獲取時，一般都會具有很大的能量損失，這對具有狹縫的光譜成像系統(tǒng)進(jìn)行偏振態(tài)探測來說是重點(diǎn)考慮的因素，一般都需要補(bǔ)償措施；但補(bǔ)償就意味著引入了分時探測。本實(shí)用新型在實(shí)際光譜探測中無需能量補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)了偏振態(tài)測量的能量損失和大孔徑無狹縫的高能量利用率的互補(bǔ)。
[0025]2、傳統(tǒng)方式為分時、不同步的測量，而本實(shí)用新型偏振態(tài)獲取是同步獲取，具有非常好的實(shí)時性。
[0026]3、傳統(tǒng)方式需要旋轉(zhuǎn)偏振輪或者波片，而本實(shí)用新型不存在運(yùn)動部件，具有非常好的穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0027]圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]本實(shí)用新型的偏振光譜成像探測系統(tǒng)主要由前置光學(xué)系統(tǒng)1、SAGNAC干涉儀2、2X2傅氏鏡(成像鏡)陣列3、偏振膜片4、探測器組件5、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)6組成。探測方式如下:目標(biāo)反射光經(jīng)過前置光學(xué)系統(tǒng)I后，進(jìn)入SAGNAC干涉儀2，在干涉儀分束面上產(chǎn)生透反比各為50%的兩束光，經(jīng)過2X2傅氏鏡(成像鏡)陣列3、偏振膜片4后，在探測器感光面上產(chǎn)生干涉條紋，該干涉條紋是疊加了景物信息的干涉偏振圖，干涉圖經(jīng)過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)6進(jìn)行光譜復(fù)原后，就獲取了目標(biāo)在不同譜段下，四個方向偏振態(tài)的圖像，該偏振膜片4可配置成O度、45度、90度、135度偏振態(tài)獲取方式，也可配置成其中任意3個線偏振方向和圓偏振態(tài)獲取方式。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種偏振光譜成像裝置，其特征在于:包括沿光路依次設(shè)置的前置光學(xué)系統(tǒng)、SAGNAC干涉儀、2X2傅氏鏡陣列、偏振膜片以及探測器組件，目標(biāo)光經(jīng)過前置光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)入SAGNAC干涉儀，在SAGNAC干涉儀的分束面上產(chǎn)生透反比各為50 %的兩束光，從SAGNAC干涉儀出射的光束再經(jīng)過2X2傅氏鏡陣列、偏振膜片后，在探測器組件的感光面上產(chǎn)生干涉條紋；其中，偏振膜片對應(yīng)于2X2傅氏鏡陣列配置為四個不同偏振態(tài)的區(qū)域。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏振光譜成像裝置，其特征在于:所述四個不同偏振態(tài)的區(qū)域呈“田”字型布局。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏振光譜成像裝置，其特征在于:偏振膜片的四個區(qū)域分別配置為O度、45度、90度、135度線偏振態(tài)獲取方式。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏振光譜成像裝置，其特征在于:偏振膜片的四個區(qū)域中，有三個區(qū)域分別配置為O度、45度、90度、135度線偏振態(tài)獲取方式的任意三種，另一個區(qū)域配置為圓偏振態(tài)獲取方式。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種偏振態(tài)同步獲取的光譜成像裝置，具有較高的能量利用率和實(shí)時性，且裝置中不存在運(yùn)動部件，具有非常好的穩(wěn)定性。該偏振光譜成像裝置，主要包括沿光路依次設(shè)置的前置光學(xué)系統(tǒng)、SAGNAC干涉儀、2X2傅氏鏡陣列、偏振膜片以及探測器組件，目標(biāo)光經(jīng)過前置光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)入SAGNAC干涉儀，在SAGNAC干涉儀的分束面上產(chǎn)生透反比各為50％的兩束光，從SAGNAC干涉儀出射的光束再經(jīng)過2X2傅氏鏡陣列、偏振膜片后，在探測器組件的感光面上產(chǎn)生干涉條紋；其中，偏振膜片對應(yīng)于2X2傅氏鏡陣列配置為四個不同偏振態(tài)的區(qū)域。
【IPC分類】G01J3/447
【公開號】CN204831550
【申請?zhí)枴緾N201520333611
【發(fā)明人】于濤, 張周鋒, 胡炳樑, 李立英, 魏儒義, 武琪敬
【申請人】中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年5月21日