[发明专利]一种基于马赫泽德干涉仪的宽波段全偏振成像装置

说明书

本发明公开了一种基于马赫泽德干涉仪的宽波段全偏振成像装置，携带有目标偏振信息的光经过准直系统入射到偏振调制模块，光束经过偏振分束器分成反射光和透射光，两束光分别经过22.5°放置的半波片，振动方向旋转45°，之后经过衍射光栅，发生色散，经过平面反射镜，改变传播方向，入射到偏振分束器中，发生二次分光，按照传播方向分成了两组，一组光经过检偏器，振动方向相同，在成像透镜的作用下，在CCD阵列上获得稳定的干涉条纹，另一组光经过0°放置的1/4波片，圆偏振和线偏振互换数值，之后经过偏振镜，在成像透镜的作用下，CCD探测阵列获得干涉条纹。最后对两组干涉条纹进行解调，可获得目标的线全偏振信息。

【技术领域】

本发明属于光学遥感探测领域，涉及一种基于马赫泽德干涉仪的宽波段全偏振成像装置。

【背景技术】

偏振成像是一种可以同时获取目标的强度信息和偏振信息的先进探测技术，在提高目标的探测、识别、分类效率和精准度方面具有一定的潜力，在军事侦察、地球资源普查、环境卫生监测、自然灾害预报、大气探测、天文观测、机器视觉放生、生物医学诊断等诸多领域都具有重大的应用价值和发展前景。通道调制型偏振成像技术作为一项新型的遥感探测技术，以其独特的遥感探测优势已经引起国内外机构的重视，国外研究机构主要集中在美、日、欧等国家的重大工程项目依托单位、军方、大学等；国内研究机构主要有安徽光机所、西安光机所、西安交通大学等，已报道的偏振成像探测技术各具特色。

通道调制型偏振成像仪的核心器件一般采用双折射晶体或者干涉仪。按照成像方式，可以分为主动成像与被动成像，主动成像以穆勒矩阵偏振成像为代表，其光源已知或是可控，从而探测出目标的偏振态；被动成像一般以自然光为主，由于不受光源限制，实际应用范围更广。按照数据处理方式可以分为数据简化模式，傅里叶分析法，通道调制模式。按照时间顺序，又可以分为时序性偏振成像，与非时序偏振成像。时序性主要包括旋转偏振片型和液晶调控型：旋转偏振片型是在成像相机前放置旋转台，旋转偏振片以获得目标偏振态；液晶调控型是电控液晶的排序，实现偏振片功能，也可以获得目标的偏振态，二者的缺点是不能对动态目标成像；非时序又可以分为分振幅型、分孔径型、分焦平面型和通道调制型。分振幅型一般需要多个探测器，数据同步较困难，仪器体积比较大且比较复杂，鲁棒性较低；分孔径型是在将光学系统的孔径分为多个，每个孔径分别探测目标的偏振信息，探测器的利用率较低，制作困难；分焦平面型在探测器前加入偏振板，每四个像素可以探测一个目标像素点的偏振信息，空间分辨率低，工艺制作难度大；通道调制型是在将目标的偏振信息调制到不同的空间频率上，从而在一副图像上获得的目标偏振信息，该偏振成像方法可以同时获得目标的偏振信息，具有制作简单、光路简单、成本低廉、空间分辨率高等优点。

【发明内容】

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于马赫泽德干涉仪的宽波段全偏振成像装置，该装置可以同时获得目标在宽波段条件下的全偏振成像方法，融合了分振幅型偏振成像和通道调制型偏振成像两种技术，即减少了单纯分振幅型的探测器数量，又可以扩展通道调制型偏振成像方法的成像波段宽度，并且该方法可以实现自校准，解决了分振幅型偏振成像匹配问题。该方案利用闪耀光栅的色散及干涉仪分光得到与波长成正比的光束剪切量，通过两束光干涉，分别获得将偏振信息的stokes参量(S₀、S₁、S₂)或(S₀、S₂、S₃)调制到干涉条纹振幅的两幅图像，其干涉条纹频率与波长成反比，与剪切量成正比，消除了波长的影响。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：