[发明专利]四通道时分复用大气偏振图景检测系统和检测方法

权利要求书

1.一种四通道时分复用大气偏振图景检测系统，特征在于其构成包括在同一平面内设置的结构相同的第一偏振光镜筒(1)、第二偏振光镜筒(2)、第三偏振光镜筒(3)和第四偏振光镜筒(4)，所述的第一偏振光镜筒(1)由在第一偏振光镜筒(1)内沿光束前进方向依次设置的第一滤光片(101)、第一检偏器(102)、第一聚焦透镜(103)和第一光电探测器(104)构成；所述的第二偏振光镜筒(2)由在第二偏振光镜筒(2)内沿光束前进方向顺序放置第二滤光片(201)、第二检偏器(202)、第二聚焦透镜(203)和第二光电探测器(204)构成；所述的第三偏振光镜筒(3)由在第三偏振光镜筒(3)内沿光束前进方向顺序放置第三滤光片(301)、第三检偏器(302)、第三聚焦透镜(303)和第三光电探测器(304)构成；所述的第四偏振光镜筒(4)由在第四偏振光镜筒(4)内沿光束前进方向顺序放置第四滤光片(401)、第四检偏器(402)、第四聚焦透镜(403)和第四光电探测器(404)构成；

所述的第一检偏器(101)与第二检偏器(201)的偏振主轴方向相互正交；所述的第三检偏器(301)与第四检偏器(401)的偏振主轴方向相互正交；所述的第一检偏器(101)与第三检偏器(301)偏振主轴之间有夹角为45°；

所述的第一光电探测器(104)、第二光电探测器(204)、第三光电探测器(304)和第四光电探测器(404)的输出端与综合时分复用控制器(5)的输入端相连；

该综合时分复用控制器(5)由依次连接的时分复用控制器(501)、对数放大器(502)和可变增益控制器(503)构成，该综合时分复用控制器(5)的输出端通过数据采集卡(6)和计算机(7)连接。

2.根据权利要求1所述的四通道时分复用大气偏振图景检测系统，其特征在于所述的第一滤光片(101)、第二滤光片(201)、第三滤光片(301)和第四滤光片(401)为干涉滤光片。

3.根据权利要求1所述的四通道时分复用大气偏振图景检测系统，其特征在于所述的第一检偏器(102)、第二检偏器(202)、第三检偏器(301)和第四检偏器(401)为偏振分光棱镜，或偏振片。

4.根据权利要求1所述的四通道时分复用大气偏振图景检测系统，其特征在于所述的第一光电探测器(104)、第二光电探测器(204)、第三光电探测器(304)和第四光电探测器(404)为光电二级管、光电倍增管、光电池或CCD探测器。

5.利用权利要求1所述的四通道时分复用大气偏振图景检测系统进行大气偏振图景检测的方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

①将所述的四通道时分复用大气偏振图景检测系统的四个偏振光镜筒垂直地设置在同一个水平面内，设定所述的第一偏振光镜筒(1)的第一检偏器(102)的偏振主轴方向，相应调整所述的第二检偏器(202)、第三检偏器(301)和第四检偏器(401)的偏振主轴方向，相对于所述的第一检偏器(102)的偏振主轴方向的夹角依次为π/2、π/4、3π/4，大气偏振光入射到四个偏振光镜筒检测通道的探测器上，所述的第一光电探测器(104)、第二光电探测器(204)、第三光电探测器(304)和第四光电探测器(404)依次接收并分别输出光强信号：

S₁＝KI[1+dcos(2φ)]，S₂＝KI[1+dcos(2φ-π)]，

S3=KI[1+dcos(2φ-π2)],]]>S4=KI[1+dcos(2φ-32π)],]]>

其中I＝I_max+I_min，I_max和I_min分别是旋转第一检偏器(102)所得到的光强信号的最大值与最小值，d是偏振度，φ是大气偏振的主方向与第一偏振光镜筒的检偏器的偏振主轴方向之间的夹角，K是比例常数；

②第一偏振光镜筒(1)与第二偏振光镜筒(2)输出的光强信号通过时分复用控制器(501)、对数放大器(502)和增益控制器(503)后，得到第一单元信号第三偏振光镜筒(3)与第四偏振光镜筒(4)输出的光强信号通过时分复用控制器(501)、对数放大器(502)和增益控制器(503)后得到第二单元信号

③所述的第一单元信号和第二单元信号经所述的数据采集卡(6)采集送所述的计算机(7)，该计算机(7)按下列式子计算得到大气偏振的主方向与第一偏振光镜筒的检偏器的偏振主轴方向之间的夹角φ，即大气偏振图景：

φ=12arctan[(1+10P1)(1-10P2)(1-10P1)(1+10P2)].]]>