[发明专利]圆偏振高光谱成像探测系统

说明书

【技术领域】

本发明属于光学图像处理仪器技术领域，涉及一种用于成像光谱领域的傅里叶变换成像光谱仪，特别涉及一种圆偏振高光谱成像探测系统。

【背景技术】

目标发出的光不仅具有光谱特性，而且具有一定的偏振属性，若能定量化地描述目标的光谱和偏振信息，则可以为目标识别和评估提供强有力的工具。当前能获取偏振和光谱信息的两种重要遥感技术是偏振术和光谱术，它们的组合则可以对目标进行多信息探测。圆偏振光是偏振光的一种，自然界或人造目标均会反射或辐射出圆偏振光，尤其是金属表面或散射介质。在被动探测领域，圆偏振光的能量相对较低，若要探测它需要一套灵敏的系统。圆偏振技术在主动探测领域应用较广，通用的方法是将人造圆偏振光照射到散射目标上，通过圆偏振探测系统接收后向散射光，利用散射光中的左旋和右旋圆偏振光信息反演目标的粒度、浓度、分布和相位等信息，在材料和医学领域具有重要的应用价值。

早期的圆偏振光探测主要是利用四分之一波片和线分析器的组合，一次只能获取单一的左旋或右旋圆偏振组分。此后人们将厚延迟器（固定延迟量或可调谐延迟量）和线分析器进行组合，通过旋转延迟器或者调谐延迟量，不仅能获取各圆偏振信息，而且能获取其它偏振信息。这里获取的圆偏振信息是左旋圆偏振光和右旋圆偏振光之差，即第四个斯托克斯参数。另外，上述方法要么获取全色的偏振信息，要么获取单色光的偏振信息，要么获取少数几个波段的偏振信息，均不能进行高光谱成像分析。

美国专利（专利号为：US7623236B2）【1】曾报道了一种非成像通道光谱偏振技术，将两个成比例的厚延迟器和分析器组合放置在光谱仪前面，无需旋转即可获取目标的四个斯托克斯参数的光谱信息。该技术的原理决定了每个斯托克斯光谱的分辨率远低于光谱仪的分辨率，在数值上约为光谱仪分辨率的七倍；而且能量要分布到七个通道上，所以对圆偏振探分量的测量灵敏度不高；另外它也不能获得单独的左旋或右旋圆偏振组分。文献【2】在美国专利（专利号为：20060170921A1）的原理基础上，将两个成比例的厚延迟器和分析器组合放置在基于渥拉斯顿棱镜的成像光谱仪前面，用于同时获取目标的四个斯托克斯参数的光谱图像信息。虽然能够获取偏振光谱成像，但通道光谱技术的缺陷仍然存在。

中国专利（专利申请号为200710017517.1）【3】的发明专利的申请文本曾报道了一种空间调制的偏振干涉成像光谱仪。系统基于静态双折射干涉仪，采用时空混合调制获取技术，具有共路、紧凑、稳态和灵敏度高等特点。但是前置起偏器是固定的，所以一个扫描周期只能获得一个线偏振分量的光谱图像信息。中国专利（专利申请号为201110260041.0）【4】的发明专利的申请文本曾报道了一种双通道差分偏振干涉成像光谱仪，将偏振分光技术和双折射干涉仪相结合，用以同时获取目标的正交线偏振组分的光谱图像信息。上述两种方法虽然具有结构和灵敏度的优势，但是都无法获取圆偏振信息。

参考文献

【1】K.Oka,A.Taniguchi and H.Okabe,“Spectroscopic polarimetry”,US Patent US7623236B2(2009).

【2】J.C.Jones,M.W.Kudenov，M.G.Stapelbroek,and E.L.Dereniak,″Infrared hyperspectral imaging polarimeter using birefringent prisms,″Appl.Opt.50,1170-1185(2011).

【3】中国专利申请号200710017517.1，“静态双折射偏振干涉成像光谱仪，”(2007年10月3日).

【4】中国专利申请号201110260041.0，“一种双通道差分偏振干涉成像光谱仪，”(2011年12月28日).

【发明内容】

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单紧凑、取样精确度高、稳定性好、无旋转和调谐部件、可同时获取目标的左旋和右旋圆偏振组分的光谱图像信息的圆偏振高光谱成像探测系统。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。