基于微偏振阵列的干涉成像全偏振光谱探测装置及方法

摘要

本文发明公开了一种基于微偏振阵列的干涉成像全偏振光谱探测装置及方法，该装置沿光路方向依次放置前置成像物镜、准直物镜、Sagnac横向剪切分束器、成像物镜、微偏振调制阵列、探测器和信号处理系统。方法步骤为：第一步，入射光经过前置成像物镜成像，随后光束经过准直物镜准直。第二步，准直光束被Sagnac横向剪切分束器横向剪切；第三步，剪切光束经成像物镜到达微偏振调制阵列，同一物点对应四个偏振象元，通过推扫在探测器靶面获取场景中的四组干涉图像；第四步，信号处理系统经过光谱复原、偏振信息重构后获取场景的二维光强信息、光谱信息及各谱段的全偏振参量。该方法具有高光谱分辨率、高目标分辨率以及同步获取全偏振信息的优点。

主权项

一种基于微偏振阵列的干涉成像全偏振光谱探测装置，其特征在于：包括沿光路方向依次放置的前置成像物镜（1）、准直物镜（2）、Sagnac横向剪切分束器（3）、成像物镜（4）、微偏振调制阵列（5）、探测器（6），以及信号处理系统（7），所有光学元件相对于基底同轴等高，即相对于光学平台或仪器底座同轴等高；其中前置成像物镜（1）的像面与准直物镜（2）的前焦面重合；微偏振调制阵列（5）贴在探测器（6）的感光面，每个微偏振调制阵列（5）的像素对应探测器（6）的一个探测器象元；Sagnac横向剪切分束器（3）包括共光轴顺时针依次设置的分束器（31）、第一反射镜（32）、第二反射镜（33），其中分束器（31）与准直物镜（2）的光轴逆时针成45°， 第一反射镜（32）与准直物镜（2）的光轴逆时针成22.5°，第二反射镜（33）与准直物镜（2）的光轴逆时针成67.5°；微偏振调制阵列（5）位于成像物镜（4）的后焦面位置；探测器（6）通过导线与信号处理系统（7）相连；探测目标发射或者反射的光通过前置成像物镜（1）成像在其像面位置，经过准直物镜（2）后形成的准直光束，准直光束经过分束器（31）后形成第一反射光和第一透射光：第一反射光首先入射到第一反射镜（32），经第一反射镜（32）反射到第二反射镜（33），再经过第二反射镜（33）反射到分束器（31），形成第二反射光和第二透射光，其中第二反射光进入成像物镜（4）；第一透射光首先入射到第二反射镜（33），经第二反射镜（33）反射到第一反射镜（32），再经过第一反射镜（32）反射到分束器（31），形成第三发射光和第三透射光，其中第三透射光进入成像物镜（4）；从分束器（31）出射的第二反射光和第三透射光存在横向剪切量，随后光束经过成像物镜（4）汇聚到成像物镜（4）的后焦面处微偏振调制阵列（5）上，每个物点对应一组四个微偏振调制阵列的像素，经过调制后形成四组偏振的像点成像在探测器（6）对应的四个象元上面，通过电控旋转平台进行旋转Sagnac色散横向剪切分束器（3）或者旋转整套系统对被测目标进行推扫，获取目标各点不同光程差下的携带有干涉信息的目标干涉图像，并转化成电信号进入信号处理系统（7）。