DCPSI中光栅多级衍射抑制方法研究

发布时间：2021-08-29 20:48

　　偏振成像技术广泛应用在军事设备、机器视觉、生物医学、大气观测和遥感、目标识别等众多领域。因此提高偏振成像技术,特别是改善偏振成像技术中所用到的结构或其中的方法,使偏振成像技术不断提高具有重要的现实意义。本文研究了带色散补偿的快照白光偏振成像干涉仪（DCPSI）结构和基本原理,其中主要分析了DCPSI中闪耀光栅如何解决偏振Sagnac干涉仪只能适用于较窄的光谱问题,但DCPSI在解决问题的同时也带来了新的问题,就是闪耀光栅会产生多级衍射,文章在研究了DCPSI中光栅结构、光栅各衍射级的衍射效率、光栅多级衍射对成像质量影响的基础上,发现多级衍射会导致DCPSI系统产生的有用干涉条纹信号与背景信号比值下降,最终影响成像质量;为解决多级衍射对成像质量的影响,提出两种抑制方法,第一种是在基于双折射棱镜的原理上提出双折射棱镜抑制方法,设计一种双折射棱镜结构用于DCPSI系统中,研究结果表明,设计的双折射棱镜实验结构可以很好的隔离光栅产生的多级衍射,提高有用干涉条纹信号与背景信号比值;第二种是在基于平行平板的原理上提出平行平板抑制方法,设计一种平行平板实验结构用于DCPSI系统中,研究结果同样表明,... 

【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.2双折射楔形棱镜偏振成像光谱仪结构简图

合肥工业大学硕士研究生学位论文4图1.3基于Savart板的偏振成像仪结构简图Fig1.3StructurediagramofpolarizationimagerbasedonSavartplate该结构克服了单色限制，可以用在宽波段，但由于Savart板自身的光学特性，它的光谱适应范围比较窄[42]，图样的信噪比会随着光谱宽度增加急剧下降，特别是在热红外区域表现的很明显[42]。2009年美国的MichaelW.Kudenov等人提出一种“带色散补偿的快照白光偏振成像干涉仪(DCPSI)”结构和理论，DCPSI结构是在传统的偏振Sagnac型结构里加入两个透射式闪耀光栅形成，使载波频率不受波长影响，达到色散补偿的目的，让其可以用于宽波段。DCPSI实现色散补偿是依赖于光栅的衍射，由于在DCPSI结构中，光束需要先后经过两个透射式闪耀光栅，而每经过一个光栅每一条光束都会生产很多衍射光束，所以最终会产生很多包含多种角度的衍射光束，这些光束有一部分会最终到达成像面参与成像，会获得多种频率的干涉条纹，这些多种频率的干涉条纹绝大部分是无用的，最终使得想要的干涉条纹质量下降。综上，可知国外通道调制同时偏振成像技术的研究经历了从基于双折射楔形棱镜型到基于Savart板型到基于DCPSI型的发展过程，因此，目前最好的通道调制同时偏振成像技术是DCPSI型结构，但是由于该结构引入了透射式闪耀光栅，光栅就不可避免地产生多级衍射，对想要获取的干涉条纹产生很大的副作用。在M.W.Kudenov的理论中，已经考虑到部分多级衍射的问题，在其描述的调制和解调数学模型中，考虑到了多级衍射光束，虽然这些衍射光束不一定全部进入成像系统，然而其分析过程只考虑了光束经过第一个光栅的某级次衍射光束在其经过第二个光栅的同一级次衍射光束，所以M.W.Kudenov的理论中考虑的高级衍射级次并未包含真正需要考虑的部分

典型Sagnac干涉结构

【参考文献】：
博士论文
[1]基于液晶面阵微镜的偏振光场成像方法研究[D]. 信钊炜.华中科技大学 2019
[2]通道型偏振光谱遥感仪器强度调制模块误差分析与修正研究[D]. 鞠学平.中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所) 2019
[3]光学遥感偏振成像仿真与验证方法研究[D]. 黄红莲.中国科学技术大学 2015
[4]衍射光栅色散理论与光栅设计、制作和检验方法研究[D]. 巴音贺希格.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2004

硕士论文
[1]分焦面式偏振成像系统的设计与目标重构技术[D]. 陆宽.哈尔滨工业大学 2019



本文编号：3371360