[发明专利]一种基于四分区相位延迟阵列的全光信息获取装置及方法

权利要求书

1.一种基于四分区相位延迟阵列的全光信息获取装置，其特征在于，包括：前置望远系统(1)、四分区相位延迟器组件(2)、偏振片(3)、四面角锥棱镜(4)、Savart偏光镜(5)、检偏器(6)、成像镜(7)和CCD探测器(8)；

沿入射光线的主光轴方向，依次设置前置望远系统(1)、四分区相位延迟器组件(2)、偏振片(3)、四面角锥棱镜(4)、Savart偏光镜(5)、检偏器(6)、成像镜(7)和CCD探测器(8)；

构建满足右手定则的xyz坐标系，主光轴为Z轴；

所述四分区相位延迟器组件(2)由两组延迟器构成，第一组延迟器(2.1)处于第二组延迟器(2.2)与前置望远系统(1)之间，第一组延迟器(2.1)的快轴方向与x轴的夹角为0°，第二组延迟器(2.2)的快轴方向与x轴正向的夹角为45°；

检偏器(6)的透振方向与x轴的夹角为0°；

CCD探测器(8)的感光面设置于成像镜(7)的物面。

2.根据权利要求1所述的一种基于四分区相位延迟阵列的全光信息获取装置，其特征在于，所述前置望远系统(1)包括孔径光阑。

3.根据权利要求1所述的一种基于四分区相位延迟阵列的全光信息获取装置，其特征在于，成像镜(7)物面设置于Savart偏光镜(5)的后表面。

4.一种基于四分区相位延迟阵列的全光信息获取方法，其特征在于，基于权利要求1所述的全光信息获取装置，包括以下步骤：

入射光准直处理后，通过分光装置分光后得到干涉图，然后通过光谱复原得到一维光谱信息；

入射光准直处理后，通过四分区相位延迟组件对入射Stokes谱进行不同模式的调制，再经过偏振片和四面角锥棱镜将调制后的光线调整成四束偏振光，四束偏振光分别穿过分光干涉仪，最后由成像镜汇聚在CCD探测器上，形成四幅干涉图像，经反演得到不同调制模式下的S₀′谱，最终求解获得入射光的所有Stokes参量。

5.根据权利要求4所述的一种基于四分区相位延迟阵列的全光信息获取方法，其特征在于，构建满足右手定则的xyz坐标系，主光轴为Z轴；所述四分区相位延迟器组件由两组延迟器构成，第一组延迟器处于第二组延迟器与前置望远系统之间，第一组延迟器的快轴方向与x轴的夹角为0°，第二组延迟器的快轴方向与x轴的夹角为45°。

6.根据权利要求5所述的一种基于四分区相位延迟阵列的全光信息获取方法，其特征在于，只考虑入射光S₀分量的调制情况，入射光经过四个不同角度的延迟器及线偏振器组合后S₀变为S₀′，表达式为：

式中：S₀为入射光束总能量，S₁为0°方向线偏振光与90°方向线偏振光强度之差，S₂为45°方向线偏振光与135°方向线偏振光强度之差，S₃为右旋圆偏振光与左旋圆偏振光强度之差，σ为波数，分别为相位延迟组件的相位延迟；

四分区延迟组件两板R₁和R₂的相位分别满足下式情况时：

分别得到四个S₀′值：

其中：α＝2πB(σ)d_ασ和β＝2πB(σ)d_βσ，且B(σ)＝|n_e-n_o|为相位延迟器的折射率，d_α和d_β分别为相位延迟器R₁和R₂的厚度；

由调制后的S₀′(1)、S₀′(2)、S₀′(3)和S₀′(4)四种光谱复原出目标光源的全部Stokes参量：

7.根据权利要求6所述的一种基于四分区相位延迟阵列的全光信息获取方法，其特征在于，在CCD的不同区域上分别得到调制谱S₀′(1)、S₀′(2)、S₀′(3)、S₀′(4)的干涉图为：

式中：且由Savart偏光镜产生的光程差表示为：

其中：h为两板厚度，i为入射角，ω为入射面与左板主平面之间的夹角；n_o为寻常光o光的折射率；n_e为非寻常光e光的折射率；

由傅里叶变换光谱学原理，可通过获得的4幅干涉图复原出S₀′(1)、S₀′(2)、S₀′(3)、S₀′(4)，进而通过解调获得入射光的全部Stokes矢量谱。