[发明专利]一种基于AOTF的同时全偏振光谱成像系统及方法

权利要求书

1.一种基于AOTF的同时全偏振光谱成像系统，包括根据光路传输依次排列的前置物镜(1)、视场光阑(2)、前置准直镜(3)、AOTF(6)和成像镜(8)和探测器(9)，所述AOTF(6)连接有AOTF驱动器(12)，所述AOTF驱动器(12)连接有探测器控制处理系统(10)，所述探测器(9)依次连接有探测器控制处理系统(10)和控制采集处理计算机(11)，其特征在于：所述前置准直镜(3)和AOTF(6)之间依光路传输固定设有四孔径消色差波片阵列(4)和偏振片P1(5)；所述四孔径消色差波片阵列(4)和偏振片P1(5)组成偏振调制系统；所述AOTF(6)和成像镜(8)之间设置有偏振片P2(7)；所述偏振片P1(5)和偏振片P2(7)设置方向正相交，所述设置方向正相交为偏振片P1(5)水平设置且偏振片P2(7)垂直设置或偏振片P1(5)垂直设置且偏振片P2(7)水平设置。

2.根据权利要求1所述的基于AOTF的同时全偏振光谱成像系统，其特征在于：所述四孔径消色差波片阵列(4)由四个不同方位角的子孔径消色差波片组成，各子孔径波片在四孔径消色差波片阵列(4)中的位置根据需要设置；各子孔径强度为：

其中I为入射偏振光总光强，Q为相互正交偏振光的光强差，U为±45°偏振光的光强差，V为左旋和右旋圆偏振光的光强差，δ为消色差波片相位延迟量，θ为各子孔径消色差波片的方位角，为偏振片透光轴与x参考轴间的夹角。

3.根据权利要求1或2所述的基于AOTF的同时全偏振光谱成像系统，其特征在于：所述四孔径消色差波片阵列(4)和偏振片P1(5)胶合放置。

4.根据权利要求3所述的基于AOTF的同时全偏振光谱成像系统，其特征在于：所述AOTF(6)为非共线性设计，其声光材料为TeO₂或TAS。

5.根据权利要求4所述的基于AOTF的同时全偏振光谱成像系统，其特征在于：所述前置物镜(1)、前置准直镜(3)和成像镜(8)采用复消色差设计；成像镜(8)的入瞳设置在AOTF(6)的中心。

6.根据权利要求5所述的基于AOTF的同时全偏振光谱成像系统，其特征在于：所述前置物镜(1)是透射式前置镜、折反式前置镜或反射式前置镜；前置物镜(1)的焦面与前置准直镜(3)前焦面重合；所述视场光阑(2)是方形，其尺寸与视场和探测器(9)面积相匹配。

7.根据权利要求6所述的基于AOTF的同时全偏振光谱成像系统，其特征在于：所述探测器(9)是紫外探测器、可见光探测器或红外探测器。

8.一种基于AOTF的全偏振光谱成像方法，其特征在于：采用权利要求1-7所述的基于AOTF的同时全偏振光谱成像系统，具体步骤包括：

S1.目标形成的入射光经前置物镜(1)收集后，经位于前置物镜(1)像面处的视场光阑(2)，在前置物镜(1)后焦面处获得目标一次像面；

S2.将步骤S1所述目标一次像面经前置准直镜(3)准直，经四孔径消色差波片阵列(4)和偏振片P1(5)调制后获得偏振取向不同的四束子孔径偏振光；

S3.所述四束子孔径偏振光平行进入AOTF(6)，通过与AOTF(6)连接的AOTF驱动器(12)扫频实现可调谐+1级衍射滤光，滤光后的出射光依次通过偏振片P2(7)和成像镜(8)成像在探测器；

S4.采用探测器(9)、探测器控制处理系统(10)和控制采集处理计算机(11)完成偏振超光谱图像采集和处理，同时获得包含所需波段圆偏振信息和线偏振信息的全偏振光谱图像。