[发明专利]一种大口径光学遥感器双扩束级联偏振测试系统

说明书

一种双扩束级联的大口径光学遥感器偏振测试系统，通过一级扩束系统严格控制偏振组件入射面角度，实现高精度偏振调制，突破传统偏振测试受限于偏振组件工艺水平的难题；然后通过二级离轴反射式扩束系统实现大口径偏振光束输出，实现全口径、全光路的偏振测试，满足大口径光学遥感器的偏振测试需求。采用双扩束级联方式，降低偏振调制误差，提高出射光束的消光比，进而提高偏振测试精度；而且级联的二级扩束系统可进一步实现大口径光学遥感器相机的全口径、全光路高精度偏振测试，定量评价光学遥感器的偏振灵敏度，为光学遥感器仿真设计提供直接反馈，为光学遥感器的研制提供重要数据。

技术领域

本发明涉及一种大口径光学遥感器双扩束级联偏振测试系统，可实现全口径、全光路的系统偏振灵敏度测试，属于光学测试领域。

背景技术

随着光学遥感器定量化水平的提高，偏振灵敏度已经成为约束遥感器探测精度的关键因素之一。传统遥感器偏振测试系统一般采用“积分球光源+偏振组件”或“光源+偏振组件+扩束系统”的方式进行，该类系统主要实现中小口径偏振测试需求，当口径进一步增大时，传统测试系统面临边缘偏振残余度高、偏振调制误差敏感难题，且精度难以进一步提高。

传统的光学遥感器偏振测试主要缺点在于：

1)“积分球光源+偏振组件”的偏振测试系统，测试口径受限于偏振组件，难以实现大口径空间光学遥感器的偏振测试。

NASA的VIIRS(Visible/Infrared Imager/Radiometer Suite’s)其采用MOXTEK生产的偏振片BVO777和BVONIR作为起偏器，口径＜30cm。采用偏振片作为起偏器，可实现的口径由偏振片的尺寸决定，如采用此类方案完成大口径偏振测试需求，则需大口径偏振片，成本极高，且难以实现。

法国POLDER遥感器的偏振测试利用光学平板的布儒斯特角起偏原理，研制片堆起偏器通过布儒斯特角将入射光调制为S-线偏振光束，偏振出射度由入射光束的入射角决定，从而进行空间光学遥感器的偏振测试与定标。中科院安徽光机所研制的第一代可调谐偏振光源系统同样采取了这种偏振测试系统。但是由于积分球光源为漫射光源，入射角度难以控制，偏振测试精度较低。

中国科学院安徽光机所研制了第二代可调谐偏振光源系统，在积分球光源后采用平行光管降低视场杂光，提高测试精度，口径120mm。中国科学院长春光机所紫外可见高光谱探测仪也采用了此种方案进行偏振测试，其中长春光机所研制的片堆起偏器口径为40mm。

但是偏振起偏器的偏振调制度要求以玻璃片堆的布儒斯特角起偏，对片堆起偏器光学平板的面型和装调要求较高，实现难度较大。而且加工大口径的片堆起偏器重量加大，光学平板的加工难度也会增加，因此难以实习大口径空间光学遥感器的偏振测试。

2)“光源+偏振组件+扩束系统”偏振测试系统，将偏振组件置于扩束系统之前，解决偏振测试口径受限于偏振组件口径的问题。一般采用卡塞格林望远系统进行偏振光束的扩束，苏州大学所研制的偏振灵敏度测试仪即采用此种方案，可实现300mm口径的空间光学遥感器的偏振测试。但是由于卡塞格林望远系统为同轴系统，除口径难以加工到很大外，更重要的是中心存在遮拦，难以实现大口径光学遥感器全口径的偏振测试。

中国专利申请公开号CN107764520A，公布日是2018年3月6日，名称为“光学镜头残余偏振测试装置”中公布了一种光学镜头的残余偏振测试系统，采用积分球和卤素灯作为光源，利用聚焦透镜对光束进行聚焦，采用消色差滤光片、起偏器和1/4波片组成的起偏光学系统产生线偏振光束，然后通过大口径离轴抛物面反射镜进行光束的扩束，进而实现对光学镜头残余偏振的测量。该测量装置解决了光学镜头残余偏振测量的难题，但其不足之处在于：只能实现离散波长下光学镜头的偏振测量，而且偏振组件位于非平行光路中会引入一定的偏振测试误差。