傅里叶变换高光谱Mueller矩阵成像理论与方法

发布时间：2021-09-06 04:41

　　提出了一种高光谱Mueller矩阵成像（HMMI）方法,实现了空间、光谱和Mueller矩阵图像的同步一体化获取。详细讨论了高光谱Mueller矩阵成像的原理以及双折射干涉器剪切干涉成像过程,对偏振态发生器/偏振态分析器进行了联合优化设计,给出了系统的定标方法。为验证仪器的性能,在实验室对目标进行光谱Mueller矩阵成像,证明了利用所提方法快速获取光谱图像和Mueller矩阵图像的可行性。所提方法具有光谱分辨率高、偏振调制快等优点,为光谱Mueller矩阵成像的发展提供了一种新的思路。 

【文章来源】：光学学报. 2020,40(07)北大核心EICSCD

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

HMMI系统结构图

双折射剪切干涉成像利用双折射晶体o光和e光折射率的不同产生光程差,在像面上形成白光干涉条纹,从而实现干涉成像。双折射干涉器(BI)由起偏器、BS和检偏器构成,起偏器和检偏器透光轴角度均为45°且起偏器与PSA的检偏器共用一片偏振片,结构如图2所示,其中晶体中的双箭头表示光轴(全文同)。BS用于产生光程差形成白光干涉条纹,SP和CP的材料均为方解石,SP的光轴在XOZ平面内,且与Z轴的夹角为45°,CP的光轴在YOZ平面内且与Z轴互相垂直。线偏振光入射至SP被分为o光和e光,出射时相互平行且具有一定横向剪切量,这两束光再次进入CP时,由于CP的主截面与SP的主截面相互垂直,由SP出射的o光在CP中变为e光,称此光为oe光,由SP出射的e光在CP中变为o光,称此光为eo光。最终由CP出射的两束光线具有相位差Δ,在无穷远处会发生干涉,用一个成像物镜则可使干涉发生在焦平面上,用CCD即可获得目标的干涉图像。下面将给出双折射剪切干涉器的光程差分布计算方式,并利用光程差表达式得到光谱分辨率和非线性光程差。单位厚度双折射晶体所产生的相位差[9]可以表示为

表1 600～1000 nm波长范围内的波数分辨率和光谱分辨率Table 1 Wavenumber resolution and spectral resolution in wavelength range of 600--1000 nm Wavelength /nm 600 650 700 750 800 900 1000 Wavenumber resolution /cm-1 83.8 84.4 85.0 85.5 85.9 86.7 87.3 Spectral resolution /nm 3.02 3.57 4.16 4.81 5.50 7.02 8.73通过目标与成像模块在水平方向上的相对移动来改变目标点光线的入射角,在同一时刻,记录部分或全部目标点在某个入射角下的干涉强度,在不同时刻,记录部分或全部目标点在不同入射角下的干涉强度,以此获得所有目标点的干涉条纹,这个过程就是双折射剪切干涉光谱成像。

【参考文献】：
期刊论文
[1]宽波段铁电液晶偏振态分析器的优化设计[J]. 李建欣,刘勤,周建强,柏财勋,许逸轩,袁恒,刘杰.  光学学报. 2017(07)
[2]基于Mueller矩阵成像椭偏仪的纳米结构几何参数大面积测量[J]. 陈修国,袁奎,杜卫超,陈军,江浩,张传维,刘世元.  物理学报. 2016(07)



本文编号：3386766