[发明专利]一种基于双胶合数字编码双折射晶体薄片的结构紧凑型全斯托克斯矢量偏振成像装置

摘要

本发明公开了一种基于双胶合数字编码双折射晶体薄片的结构紧凑型全斯托克斯矢量偏振成像装置，包括：光谱滤光器(1)、成像镜头(2)、数字编码双折射晶体薄片一(3)、数字编码双折射晶体薄片二(4)、偏振片薄片(5)、光强探测器(6)。利用双折射晶体材料的双折射效应，采用微钠光学加工方法分别在两片双折射晶体薄片进行不同深度的数字编码，通过胶合方式形成一个整体，并与偏振片薄片及光强探测器集成，形成结构紧凑、功能全面的全斯托克斯矢量偏振成像装置。本发明无需使用微偏振片阵列，结构简单，加工和集成要求低，易于批量化生产；对环境要求低，性能稳定，实时性好。可广泛应用于天文偏振成像、生物组织检测和医学诊断、遥感成像及目标探测等领域。

主权项

1.一种基于双胶合数字编码双折射晶体薄片的结构紧凑型全斯托克斯矢量偏振成像装置，其特征在于：由光谱滤光器(1)、成像镜头(2)、数字编码双折射晶体薄片一(3)、数字编码双折射晶体薄片二(4)、偏振片薄片(5)、光强探测器(6)组成，光谱滤光器(1)位于成像镜头(2)前，用于对入射光束进行光谱滤光，将入射光的光谱范围限定在一定范围内，经过光谱滤光后的光束进入成像镜头(2)中，并最终形成成像光束，依次经过数字编码双折射晶体薄片一(3)、数字编码双折射晶体薄片二(4)和偏振片薄片(5)，最终到达光强探测器(6)光敏面上，数字编码双折射晶体薄片一(3)和数字编码双折射晶体薄片二(4)均为采用微钠光学加工方法对双折射晶体薄片加工不同深度形成数字编码阵列，二者编码宽度相等，且胶合后位置相互对应，并形成双胶合数字编码双折射晶体薄片，偏振片薄片(5)为单一方向的检偏器，其一般为薄膜偏振片或金属线栅型偏振片，位于双胶合数字编码双折射晶体薄片与光强探测器(6)之间，双胶合数字编码双折射晶体薄片编码宽度与光强探测器(6)单个像元尺度相等，位置对应；其中，组成双胶合数字编码双折射晶体薄片的两片单片数字编码双折射晶体薄片的材料、数字编码厚度以及快轴方向可根据偏振成像目标的特性进行独立选择；经过成像镜头(2)的光束依次经过数字编码双折射晶体薄片一(3)、数字编码双折射晶体薄片二(4)和偏振片薄片(5)，并最终进入光强探测器(6)中，由于光强探测器(6)的像元和双胶合数字编码双折射晶体薄片均为周期性排列，偏振片薄片(5)整体均匀分布，因此可以将2×2个像元对应双胶合数字编码双折射晶体薄片、偏振片薄片(5)和光强探测器(6)的区域视为一个宏像元，并看作由4个不同的微偏振分析器组合成的一个微偏振仪，对特定空间位置的物点进行全斯托克斯矢量偏振成像，不同周期的偏振分析器组合相同，但分别对应不同空间位置的物，因此，可以实现对成像视场内的物进行全斯托克斯矢量偏振成像；由于宏像元的周期性排列，且不同宏像素内的两片双胶合的数字编码双折射晶体薄片厚度保持一致，因此单个微偏振仪的参数和性能相同，对不同空间位置偏振成像的系数矩阵不会发生改变，光强探测器探测强度仅与宏像元内入射光的偏振态有关，即可以通过一次矩阵运算，获取空间分布的物的偏振成像结果。