空间振幅调制光谱偏振仪光机结构设计

发布时间：2020-10-10 18:21

　　 光谱偏振探测是一项能同时获取偏振,光谱和空间信息的技术,能够提供强度探测无法获取的信息,并且具有提高目标对比度的特性,在大气,天文等领域有很大的应用前景。本文完成了空间振幅调制光谱偏振仪原理样机的研制,对该样机的结构设计方案、原理样机的装调和测量系统实验进行了研究。论文的主要研究内容如下:1空间调制光谱偏振仪原理样机的结构设计。论文对原理样机的光机结构进行了研究,分析各光学元件的的结构形状和指标要求,设计各组件的支撑结构,通过Solidworks建立样机的三维模型,主要实现了狭缝和光栅的旋转调节,偏振片方位角固定,光楔光轴对准,光路偏折以及探测器调焦和旋转调节。2空间调制光谱偏振仪原理样机的装调。论文对原理样机的装调内容和难点进行分析,给出了装调流程,提出了准直透镜组和聚焦透镜组,以及偏振片、光楔、狭缝、衍射光栅和探测器的装调方法,完成装调试验,通过自准直经纬仪测偏折角,放大法测焦距等手段测试主要技术指标,验证装调方案合理可行。3空间调制光谱偏振测量系统的实验研究。论文的实验研究分为两个部分,分别是光谱偏振测量系统的偏振调制模块消色差研究和原理样机的实验研究。偏振调制模块的消色差研究,通过推导双复合光楔相位延迟量与晶体折射率、楔角的关系,利用Matlab软件数值模拟确定最优组合,对不同的双复合光楔组合进行实验对比验证消色差特性;原理样机的实验研究,通过原理样机获取不同入射偏振态条件下图像数据,基于最小二乘法对获取得到的图像数据进行解调,分析原理样机的误差。
【学位单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TH74
【部分图文】：

Ａ?Ａ??ｉ?［Ｊ?［Ｊ?ｒ??透镜波片偏振片?透镜探测器??图１．１机械旋转式偏振测量结构??电光调制式偏振测量仪测量结构如图１．２所示，利用电光调制器调制相位量??使得调制电压与待测波片关联，根据电光调制器的调制规律获得测量目标的参数。??浙江大学基于电光调制测量偏振参数的方法设计双液晶光调制器，并开发了完全??偏振态测量系统，可以得到目标的偏振参数并重构偏振图像。??Ａ?Ａ?ｎ?Ａ?Ａ?Ａ???＾—??????????、??Ｕ?Ｖ?Ｕ?１／?＼ｌ??透镜起电光调待测检透镜探测器??偏制器波片偏??器?器??图１．２电光调制式偏振测量结构??时间调制型偏振测量仪结构较为简单，成本低，但系统测量操作次数多，对??偏振器件的稳定性要求高，数据量大，数据处理复杂。??１．３．２强度调制??强度调制利用延迟器作为调制元件将入射光的偏振信息叠加到出射光强上，??且斯托克斯参量与入射光的波数相关

ｉ?［Ｊ?［Ｊ?ｒ??透镜波片偏振片?透镜探测器??图１．１机械旋转式偏振测量结构??电光调制式偏振测量仪测量结构如图１．２所示，利用电光调制器调制相位量??使得调制电压与待测波片关联，根据电光调制器的调制规律获得测量目标的参数。??浙江大学基于电光调制测量偏振参数的方法设计双液晶光调制器，并开发了完全??偏振态测量系统，可以得到目标的偏振参数并重构偏振图像。??Ａ?Ａ?ｎ?Ａ?Ａ?Ａ???＾—??????????、??Ｕ?Ｖ?Ｕ?１／?＼ｌ??透镜起电光调待测检透镜探测器??偏制器波片偏??器?器??图１．２电光调制式偏振测量结构??时间调制型偏振测量仪结构较为简单，成本低，但系统测量操作次数多，对??偏振器件的稳定性要求高，数据量大，数据处理复杂。??１．３．２强度调制??强度调制利用延迟器作为调制元件将入射光的偏振信息叠加到出射光强上，??且斯托克斯参量与入射光的波数相关，又称之为光谱调制。强度调制光谱偏振测??量技术最早是由美国Ｐ．?Ｋｅｂａｂｉａｎ等人提出的

及所有偏振光器件的偏振特性矩阵米勒矩阵，就可计算出出射光束的偏振态。将经过的偏振器件的米勒矩阵连续左ｋｅｓ矢量心得到出射光的Ｓｔｏｋｅｓ矢量心，：??Ｓｏｕｔ＝｛Ｍｎ－……－Ｍ，－Ｍ２－Ｍｘ）－Ｓｉｎ间振幅调制偏振测量方法??光的斯托克斯偏振矢量Ｓ是一个四参数的列向量，每一个参量都分别描述了光波不同偏振成分的振动强度。现代的光电探测技术偏振态的响应差异，但是由于差异的不可预知性以及随机性，直行测量仍然难以实现，在绝大多数情况下可以认为光强变动造成信号差异。因此，在进行偏振测量时，最常见的方法就是将偏振强中，通过测量得到的光强信号序列，利用相对应的解调方法，出来，这是目前绝大多数偏振调制测量的一个基本的测量原理。??调制的原理如图２．１。??空间调制结构?空间位置Ｘ??
【参考文献】

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本文编号：2835418