[发明专利]一种消色差位相延迟器

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学位相延迟器，特别是关于一种适用于中、远红外双波段 的消色差位相延迟器。

背景技术

光波蕴含的信息量非常丰富，主要包括振幅、频率、位相和偏振。利用光波 的振幅信息，可以得到一幅强度图像；将振幅和频率合成，则可以得到一幅彩色 图像；通过全息曝光记录了光波的位相信息，再利用光学再现，便得到了一幅三 维图像。由于人眼和探测器都是“偏振盲的”，在没有任何偏振器件辅助的情况下， 人眼和探测器是无法直接“感知”偏振信息的。在某些波段，由于缺乏适合的偏 振器件，相对于振幅、频率和位相，偏振信息的利用率是最低的。

偏振信息是不同于辐射的另一种表征事物的信息，相同辐射的被测物体可能 具有不同的偏振度，使用偏振测量手段可以在复杂辐射背景下检测出目标信号， 以成像方式显示隐蔽的目标。探测景物光波偏振态的成像技术被称为偏振成像， 与传统的成像技术相比，偏振成像的优势在于：能够利用目标光波和背景光波在 偏振态上的差异，得到一幅对比度极高的偏振图像。如图1所示，一个红外偏振 成像系统包括偏振组件1(偏振组件1包括位相延迟器11和偏振片12)、热像仪 探测器2和控制单元3。工作时，首先通过旋转偏振组件1对入射光波的偏振信息 进行调制；然后利用热像仪探测器2得到不同强度响应解调出光波的偏振态；最 后控制单元3利用算法将得到的偏振信息融合，得出一幅对比度很高的偏振图像。 在大气环境中，目标的红外辐射只能在1～2.5微米(近红外波段)、3～5微米(中 红外波段)和8～12微米(远红外波段)三个窗口有效传输。为了获取更多的目 标辐射信息，热像仪探测器的发展趋势将是从单波段向双波段发展。目前，能够 在中、远红外两个波段同时获取目标辐射信息的双色探测器已经问世，但适用于 中、远红外双波段的消色差位相延迟器却尚无报道，从而无法在红外双波段同时 获取目标辐射的偏振信息，极大地限制了双色热像仪探测器在偏振成像系统中的 应用。

绝大多数位相延迟器是针对单波长的，当入射光波长发生偏移时，器件引入 的位相延迟将迅速偏离设计值。消色差位相延迟器是指在指定波段范围内，对入 射光波引入的位相延迟能够保持在设计值的一类偏振器件。传统的消色差位相延 迟器主要包括基于菲涅尔全内反射相变理论的棱镜、基于天然晶体的双折射效应 的波片组合以及基于形式双折射效应的亚波长光栅。这些延迟器均是针对某单一 波段，并不适用于中、远红外双波段。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够在中、远红外双波段获取目标 偏振信息的消色差位相延迟器。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种消色差位相延迟器，其特 征在于：它包括两片以上级联的亚波长光栅，所述级联亚波长光栅针对中、远红 外双波段内各波长的实际位相延迟α_λ(d_i，h_i，θ_i，f_i)与目标位相延迟α之间的函数关

∑_λ|α_λ(d_i，h_i，θ_i，f_i)-α|＝Min

上式中，d_i、h_i、θ_i、f_i分别为第i块所述亚波长光栅的周期长度、刻蚀深度、快 轴方向角、占空比；Min是指所述级联亚波长光栅针对中、远红外双波段内各波长 的实际位相延迟与目标位相延迟α之差的和为最小值。