[实用新型]一种多功能偏振成像实验教具

说明书

技术领域

本实用新型属于光学教学实验仪器技术领域，具体涉及一种多功能偏振成像实验教具。

背景技术

描述电磁波的辐射特性不仅有幅值、波长、相位传输方向，还有偏振态等。光谱偏振成像技术是光谱成像技术与偏振成像技术的结合，将空间信息、光谱信息和偏振信息融于一体，把四维辐射探测(强度、光谱、二维空间)扩展到七维(强度、光谱、二维空间、偏振度、偏振角、偏振椭率)，使得获得目标和场景的信息更加丰富，更有利于目标识别，尤其对于识别那些与背景“同谱同色”的目标，能够有效提高目标与背景的对比度。

斯托克斯矢量表示法可以完整地描述光波的偏振态，其四个参量可以表示为光强的时间平均值，能够直接被探测器探测。目前，偏振光教学实验仪主要是偏振光的起偏、检偏实验，验证马吕斯定律、布鲁斯特定律以及演示偏振光旋光特性、偏振光干涉、应力双折射等实验。中国专利号201120570176.2提出一种偏振光、旋光实验装置，能够进行偏振光和旋光实验，但功能单一；中国专利201320333238.7提出一种多功能偏振光综合演示仪，能够在一种设备上实现了多种偏振光特性的演示，但系统集成度高，不利于学生动手组合实验。利用光波的偏振特征，进行目标的全偏振信息获取和偏振检测等，是当前偏振光学的重要应用之一，这些内容的引入对偏振光实验教学是一种有益的补充。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种多功能偏振成像实验教具，使学生能够控制光源模块手动组合波片和偏振片，实现自然光、偏振光或部分偏振光等多偏振态输出；控制载物转台和导轨可以手动改变入射角、探测角和载物转盘的角度，实现多角度测量；控制偏振成像模块手动配置和旋转偏振器件，实现同时和分时的线偏振、全偏振多波段偏振成像。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种多功能偏振成像实验教具，包括光源模块、载物转台、偏振成像模块、导轨和置物台；载物转台自身可旋转，两根导轨分别与载物转台转动连接，可绕载物转台转动，待测目标设置在载物转台上；每根导轨上均设有一个置物台，置物台可沿导轨滑动；光源模块设置在任意一个置物台上，偏振成像模块设置在另一个置物台上；光源模块包括共光轴依次设置的光源、第一偏振片和第一1/4波片，所述光轴与其所在导轨的中心轴线重合。

所述偏振成像模块为同时四CCD偏振成像单元或分时单CCD偏振成像单元。

当偏振成像模块为同时四CCD偏振成像单元时，还包括配准透光框架，配准透光框架包括两个尺寸不同的方框、三角框和圆框，尺寸小的方框设置在尺寸大的方框内，并与其通过连杆连接，三角框设置在尺寸小的方框内，其中有且只有一个顶角与尺寸小的方框的顶角重合，圆框与三角框内切；配准透光框架用于对CCD形成的四幅图像进行匹配和校准。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：(1)体现了偏振成像的基本原理和主要成像方式，通过实验使学生理解同时与分时的偏振成像方式，掌握偏振度、偏振角等偏振信息的提取方法；(2)可进行滤波片、相位延迟片和偏振片等偏振元件的多角度组合，对研究光学系统中偏振态变化、多波段全偏振参数测量等问题具有重要的应用价值；(3)通过手动配置和旋转偏振器件实现同时和分时的线偏振、全偏振多波段偏振成像。该实验教具结构简单，系统功能丰富，扩展性强，能提高学生的动手能力，对偏振光实验教学是一种有益的补充。

附图说明

图1为本实用新型的多功能偏振成像实验教具的整体结构示意图。

图2为本实用新型的多功能偏振成像实验教具的同时偏振成像模块结构示意图。

图3为本实用新型的多功能偏振成像实验教具的分时偏振成像模块结构示意图。

图4为本实用新型的多功能偏振成像实验教具的偏振成像模块的配准单元结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。

结合图1，一种多功能偏振成像实验教具，包括光源模块1、载物转台2、偏振成像模块3、导轨4和置物台5；载物转台2自身可旋转，两根导轨4分别与载物转台2转动连接，可绕载物转台2转动，待测目标设置在载物转台2上；每根导轨上均设有一个置物台5，置物台5可沿导轨4滑动；光源模块1设置在任意一个置物台5上，偏振成像模块3设置在另一个置物台5上；光源模块1包括共光轴依次设置的光源101、第一偏振片102和第一1/4波片103，所述光轴与其所在导轨4的中心轴线重合。

所述偏振成像模块3为同时四CCD偏振成像单元或分时单CCD偏振成像单元。