CN101251476A - 标准二向色性偏振度光源 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种标准二向色性偏振度光源，它为二向色性偏振光谱仪器偏振定标提供标准定标光源，用以消除仪器本身光学系统对入射光水平偏振和垂直偏振光的影响，从而能够定量化的进行二向色性偏振度测量。本发明标准二色性偏振度光源由面发光源、起偏器和步进电机组成，步进电机带动起偏器旋转，使起偏器的极化方向与光轴之间的角度发生变化，从而获得一系列不同的偏振度可知的标准偏振光源。

Description

标准二向色性偏振度光源

技术领域

本发明涉及偏振光技术，具体指一种标准二向色性偏振度光源，它为二向色性偏振光谱仪器偏振定标提供标准定标光源。

背景技术

众所周知，光谱探测已经成为物质识别的一个被广泛应用的探测手段。除了物质的光谱特征可以作为有效的遥感手段外，国内外大量实验还显示了偏振遥感在遥感中的巨大潜力和应用前景。物质表面的反射所造成的偏振特性取决于其表面的固有属性，如其结构特征、介质特性、粗糙度、光照方向、观察角等条件。沙和土壤、岩石、植被、水面、人造物等，均可能产生不同的偏振效应。

二向色性偏振探测是一种有效可行的偏振遥感探测，通过观测入射光的水平偏振光和垂直偏振光来对物质进行特性观测和识别。早在1984年，美国Johnson空间中心就在航天飞机上利用一对视场配准的同步Hassleblad相机分别获得密西西比河流域靠近新马德里的地物的垂直和水平偏振图像，通过软件得到了偏振等高图，并根据典型地物的已知的偏振度曲线，对地物进行了有效的识别和分类。

为了能够对二向色性偏振仪器进行偏振度定标，人们一直致力于二色性偏振度标准源产生装置的研制。目前主要使用玻板反射的方式产生，根据菲涅尔公式，光在两个透明介质分界面上的垂直分量反射率与水平分量反射率不同，并随着光线入射角的变化而变化，因此通过旋转光源或玻板来改变光线入射角，从而得到不同二向色性偏振度的标准源。但这种方法只能用于单波长的光源，且结构较为复杂，无法满足宽光谱情况下偏振度的定标的需求。

发明内容

本发明目的在于提供标准二向色性偏振度光源，解决二向色性偏振仪器的宽光谱偏振定标问题，提高仪器二向色性偏振度测量的准确度。

本发明标准二向色性偏振度光源由面发光源1、起偏器2、步进电机3组成。面发光源1产生随机偏振的均匀散射光，对于可见光波段，它可以采用积分球，对于红外波段，它可以采用黑体；起偏器2将面发光源1发出的随机偏振光转换成线偏振光，步进电机3旋转带动起偏器2产生二向色性偏振度准确可调的光源系统。

本发明标准二向色性偏振度光源工作原理为：面发光源1通过起偏器2后，输出一个与起偏器2偏振化方向相同的线偏振光，如其光强为I，起偏器2的极化方向与光轴成θ角，则输出光的偏振度为：

由公式1可知：通过步进电机3带动起偏器2旋转，即可产生一系列二向色性偏振度已知的偏振光源。假设产生二向色性偏振度间隔不大于0.01的偏振光源，对应θ＝45deg时需要转动的角度最小，则可得定标系统的最小步进角为：

cos2(45-θ)＝0.01            (2)

由公式2可得θ＝0.286deg。

起偏器2的极化方向与光轴之间的初始角度，可以通过起偏器2上的刻度进行调节，精度应达到0.02度，从而使其对偏振度误差的影响可以忽略不计。

本发明的特点：

(1)产生高精度标准二向色性偏振光源，有效解决二向色性偏振光谱仪器的偏振定标问题，结构简单。

(2)能够根据实际仪器定标需求，灵活地选择线偏振光偏振角变化间隔。

附图说明

图1是本发明装置结构示意图；

图中：1——面发光源；

      2——起偏器；

      3——步进电机。

具体实施方式

下面根据图1的结构装置图给出本发明一个较好实施例，用以说明本发明的结构特征和实施方法，而不是用来限定本发明的范围。

本实施方案中待定标仪器为可见波段二向色性偏振光谱仪。主要技术指标如下：

●光谱范围：750～850nm

●光谱分辨率：＜10nm

●视场角：1°

二向色性偏振定标系统包括如下几个部分：

1)面发光源1

在本实施方案中选择积分球作为面源发光体，其直径900mm，开孔240mm，球内8只250W石英溴钨灯，峰值辐亮度2.46E-5w/cm²Srnm(960-970nm)。内壁涂复多层BaSO4和F4混合漫反射材料。积分球的输出辐亮度曲线L(λ)，通过精确辐射标准传递，给出了八级绝对光谱辐射量。八个出射度能量变化级见表1：

表1

1-8	1-7	1-6	1-5	1-4	1-3	1-2	1
								1.000	0.871	0.750	0.635	0.506	0.378	0.247	0.117

2)起偏器2

可以根据仪器的工作波段、口径大小等进行选择，本实施例采用Newport公司10P109AR.16起偏器，并配以与其相配套的支架。该起偏器具有非常高的起偏特性，抑制比可达10000∶1，口径约为20mm，视场角可达15°，波段覆盖为740nm-860nm。

3)步进电机3

步进电机采用德国百格拉公司的VRDM364/50LHA型步进电机，其每转步数最高可达10000步/转，VRDM364电机在出厂时已自带驱动器D921，步进电机的速度和方向利用Microchip的PIC16F84单片机进行控制。利用传动装置，可根据需要设置电机的转动角度，从而改变光源的线偏振角。

Claims (4)

1. 一种标准二向色性偏振度光源，它由面发光源(1)、起偏器(2)和步进电机(3)组成，其特征在于：起偏器(2)将面发光源(1)发出的随机偏振光转换成线偏振光，步进电机(3)带动起偏器(2)旋转从而产生二向色性偏振度准确可调的标准光源。

2. 根据权利要求1所述的一种标准二向色性偏振度光源，其特征在于：所说的面发光源(1)在可见光波段采用积分球，在红外波段采用黑体。

3. 根据权利要求1所述的一种标准二向色性偏振度光源，其特征在于：所说的起偏器(2)是光学偏振片，其极化方向与光轴之间初始角度的调整精度优于0.02°。

4. 根据权利要求1所述的一种标准二向色性偏振度光源，其特征在于：所说的步进电机(3)的最小步进角小于0.286°。

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