CN204831550U - 一种偏振态同步获取的光谱成像装置 - Google Patents

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于涛
张周锋
胡炳樑
李立英
魏儒义
武琪敬
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Abstract

本实用新型提供一种偏振态同步获取的光谱成像装置，具有较高的能量利用率和实时性，且装置中不存在运动部件，具有非常好的稳定性。该偏振光谱成像装置，主要包括沿光路依次设置的前置光学***、SAGNAC干涉仪、2X2傅氏镜阵列、偏振膜片以及探测器组件，目标光经过前置光学***进入SAGNAC干涉仪，在SAGNAC干涉仪的分束面上产生透反比各为50％的两束光，从SAGNAC干涉仪出射的光束再经过2X2傅氏镜阵列、偏振膜片后，在探测器组件的感光面上产生干涉条纹；其中，偏振膜片对应于2X2傅氏镜阵列配置为四个不同偏振态的区域。

Description

一种偏振态同步获取的光谱成像装置
技术领域
本实用新型涉及一种偏振光谱成像装置。
背景技术
光谱成像和偏振成像相结合形成了一种新的光学遥感技术——偏振光谱成像技术，该技术能够集目标的图像信息、光谱信息和偏振态信息融于一体。光谱成像类设备可能存在“同谱异物”和“同物异谱”的现象，在识别目标的精准度方面可能存在一定的局限性；在图像与光谱信息中加入偏振信息后，可达到最佳探测与识别能力。尤其适合在浑浊介质(烟、雾、霾、尘、水体等)等条件下的目标探测，也由于偏振态具备的“强光弱化”和“弱光强化”特点，可以极大延伸遥感暗-亮两端的探测区。同时，用偏振手段对大气衰减可以进行精确刻画和规律发现，可为新大气窗口理论提供客观依据。
目前，偏振光谱成像探测方法主要有以下几种方式：
1、基于AOTF(声光可调谐的)和LCTF(液晶可调谐)的偏振光谱成像方法
该原理是利用声光衍射原理和和液晶电调谐原理进行光谱谱段的选择，同时，采用相位延迟器件LCVR等组合进行偏振态的测量，其缺点是只能用于静态目标的测量，不符合动态应用目标和实时性的需求。
2、计算层析型的偏振光谱成像方法
通过安装多个不同偏振方向的偏振片和波片进行偏振态和光谱信息的探测，缺点是偏振态测量的时间长，有运动部件，在偏振态快速变化的条件下不适用。
3、基于狭缝色散的光谱偏振方法
该方法采用偏振-光谱强度调制技术，通过在普通的狭缝色散光谱仪光路中添加光谱调制模块来实现偏振态的测量，该方法的缺点是***采用狭缝，能量利用率比较低，同时光谱存在混叠现象。
4、基于偏振光栅的偏振光谱成像方法
该方案采用了一种新型的透射式各向异性偏振敏感光栅，该光栅能够实现偏振维和光谱维的分离，但该***在光谱获取方面存在混叠现象，偏振态的测量需要通过组合计算，同时，该***存在狭缝，能量利用率不高。
实用新型内容
本实用新型提供一种偏振态同步获取的光谱成像装置，具有较高的能量利用率和实时性，且装置中不存在运动部件，具有非常好的稳定性。
本实用新型的技术方案如下：
一种偏振光谱成像装置，主要包括沿光路依次设置的前置光学***、SAGNAC干涉仪、2X2傅氏镜阵列、偏振膜片以及探测器组件，目标光经过前置光学***进入SAGNAC干涉仪，在SAGNAC干涉仪的分束面上产生透反比各为50％的两束光，从SAGNAC干涉仪出射的光束再经过2X2傅氏镜阵列、偏振膜片后，在探测器组件的感光面上产生干涉条纹；其中，偏振膜片对应于2X2傅氏镜阵列配置为四个不同偏振态的区域。
SAGNAC干涉仪的入射光为非干涉，出射光为按波长横向剪切开的一束光，经过傅氏镜阵列后，在每个像面上都成四个同一场景目标的像(对大于200倍焦距)，这样相同的像经过四个象限的偏振膜片，就可获取四个偏振态下的目标干涉图。
基于以上方案，本实用新型进一步作如下优化：
上述四个不同偏振态的区域呈“田”字型布局。这样，可以充分利用探测器靶面。
上述偏振膜片的四个区域的配置方式优选以下两种模式：
(1)分别配置为0度、45度、90度、135度线偏振态获取方式。
(2)三个区域分别配置为0度、45度、90度、135度线偏振态获取方式的任意三种，另一个区域配置为圆偏振态获取方式。
采用上述偏振光谱成像装置实现光谱偏振图像探测的方法，包括以下过程：目标光经过前置光学***后，进入SAGNAC干涉仪，在SAGNAC干涉仪的分束面上产生透反比各为50％的两束光，经过2X2傅氏镜阵列、偏振膜片后，在探测器组件的感光面上产生干涉条纹，该干涉条纹即叠加了景物信息的干涉偏振图，该干涉偏振图经过数据处理***进行光谱复原后，得出目标在不同谱段下四个方向偏振态的图像。
与传统方式相比，本实用新型的优势如下：
1、该探测方法相比传统的狭缝式偏振光谱成像方法，具有非常高的能量利用率。
在进行偏振态获取时，一般都会具有很大的能量损失，这对具有狭缝的光谱成像***进行偏振态探测来说是重点考虑的因素，一般都需要补偿措施；但补偿就意味着引入了分时探测。本实用新型在实际光谱探测中无需能量补偿，实现了偏振态测量的能量损失和大孔径无狭缝的高能量利用率的互补。
2、传统方式为分时、不同步的测量，而本实用新型偏振态获取是同步获取，具有非常好的实时性。
3、传统方式需要旋转偏振轮或者波片，而本实用新型不存在运动部件，具有非常好的稳定性。
附图说明
图1为本实用新型的***框图。
具体实施方式
本实用新型的偏振光谱成像探测***主要由前置光学***1、SAGNAC干涉仪2、2X2傅氏镜(成像镜)阵列3、偏振膜片4、探测器组件5、数据处理***6组成。探测方式如下：目标反射光经过前置光学***1后，进入SAGNAC干涉仪2，在干涉仪分束面上产生透反比各为50％的两束光，经过2X2傅氏镜(成像镜)阵列3、偏振膜片4后，在探测器感光面上产生干涉条纹，该干涉条纹是叠加了景物信息的干涉偏振图，干涉图经过数据处理***6进行光谱复原后，就获取了目标在不同谱段下，四个方向偏振态的图像，该偏振膜片4可配置成0度、45度、90度、135度偏振态获取方式，也可配置成其中任意3个线偏振方向和圆偏振态获取方式。

Claims (4)

1.一种偏振光谱成像装置，其特征在于：包括沿光路依次设置的前置光学***、SAGNAC干涉仪、2X2傅氏镜阵列、偏振膜片以及探测器组件，目标光经过前置光学***进入SAGNAC干涉仪，在SAGNAC干涉仪的分束面上产生透反比各为50％的两束光，从SAGNAC干涉仪出射的光束再经过2X2傅氏镜阵列、偏振膜片后，在探测器组件的感光面上产生干涉条纹；其中，偏振膜片对应于2X2傅氏镜阵列配置为四个不同偏振态的区域。
2.根据权利要求1所述的偏振光谱成像装置，其特征在于：所述四个不同偏振态的区域呈“田”字型布局。
3.根据权利要求1所述的偏振光谱成像装置，其特征在于：偏振膜片的四个区域分别配置为0度、45度、90度、135度线偏振态获取方式。
4.根据权利要求1所述的偏振光谱成像装置，其特征在于：偏振膜片的四个区域中，有三个区域分别配置为0度、45度、90度、135度线偏振态获取方式的任意三种，另一个区域配置为圆偏振态获取方式。
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