[发明专利]基于分时偏振调制的全斯托克斯干涉成像光谱装置及方法

摘要

本发明公开了一种基于分时偏振调制的全斯托克斯干涉成像光谱装置及方法，包括分时偏振调制装置和无狭缝的Sagnac干涉成像光谱装置。其中，分时偏振调制装置由可旋转的相位延迟器和固定线偏振片组成；Sagnac干涉成像光谱装置由两个成像物镜、准直物镜、Sagnac剪切分束器和成像探测器组成。待测目标光束入射到分时偏振调制装置，产生四个不同的偏振态，再经过干涉成像光谱装置，在成像探测器靶面上得到四组携带不同偏振态信息和干涉信息的目标图像，经过数据处理，最终得到探测目标场景的四维光信息，即二维空间信息、各点的光谱信息和各个谱段的全Stokes偏振信息。本发明具有高光通量，高空间分辨率等优点。

主权项

一种基于分时偏振调制的全斯托克斯干涉成像光谱装置的测试方法，所述基于分时偏振调制的全斯托克斯干涉成像光谱装置包括同一光轴顺次设置的分时偏振调制装置(1)和干涉成像光谱装置(2)；其中分时偏振调制装置(1)包括沿光路方向依次设置的可旋转相位延迟器(11)和固定的线偏振片(12)，线偏振片(12)的透光轴与其所在光轴平行，且保持固定不变；干涉成像光谱装置(2)包括沿光路方向依次设置的成像物镜(21)、准直物镜(22)、Sagnac剪切分束器(23)，还包括共光轴设置的成像物镜(24)和成像探测器(25)，成像物镜(24)和成像探测器(25)所在的光轴与成像物镜(21)、准直物镜(22)及Sagnac剪切分束器(23)所在的光轴垂直；其特征在于，包括以下步骤：第一步，旋转分时偏振调制系统(1)中的相位延迟器(11)，使其快轴方向与其所在光轴的夹角θ为‑45°；第二步，来自待测目标各点的入射光进入分时偏振调制系统(1)，通过分时偏振调制系统(1)中的相位延迟器(11)和线偏振片(12)，形成一束携带偏振信息的光，并穿过成像物镜(21)和准直物镜(22)，以准直光的形式进入到Sagnac横向剪切分束器(23)，Sagnac横向剪切分束器(23)把入射的准直光横向剪切一分为二，引入随视场角变换的光程差信息；第三步，经过Sagnac横向剪切分束器(23)的出射光经过成像物镜(24)，在成像物镜(24)后焦面处的成像探测器(25)的靶面上得到携带有偏振态信息和干涉信息的目标图像，Sagnac干涉成像光谱装置通过推扫获取该偏振态下的一组干涉图像；第四步，依次旋转分时偏振调制系统(1)中的相位延迟器(11)，使其快轴方向与其所在光轴的夹角θ分别为0°，30°和60°，并依次重复第二步和第三步，共得到四组不同偏振态下目标各点对应的干涉数据，即干涉光强I(Δ)；第五步，对上述四组不同偏振态下目标各点对应的干涉光强I(Δ)进行傅里叶变换，从而得到目标各点对应的四组不同偏振态光谱，在各个复原谱段构建关于四个Stokes偏振参量的线性方程，通过求解可以获取探测目标场景的四维光信息，即二维空间信息、各点的光谱信息和各个谱段的全Stokes偏振信息。