CN104807546A - 一种用于目标散射和反射偏振态研究的测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于目标散射和反射偏振态研究的测量装置，装置本体包括装有滤光片的滤光片转轮，控制滤光片转轮转角的第一步进电机和第一绝对式光电编码器，包含有检波器和1/4波片的检波组件镜筒，控制检波组件镜筒转角的空心传动轴和第二绝对式光电编码器，光电探测器组件，探测器放大倍率控制器，包含第二步进电机、第一绝对式光电编码器、空心传动轴、齿轮传动机构和第二绝对式光电编码器伺服控制组件。本发明采用滤光片转轮实现频谱的选择，采用检偏器实现偏振的检测，采用1/4波片实现探测器表面偏振的补偿，采用电控传动控制机构和专用软件实现自动化，最终实现460-735nm波段范围内，偏振度大于100的偏振测量。
Description
技术领域
本发明涉及目标特性测试技术领域，具体涉及一种工作在可见光波段用于目标散射和反射偏振态研究的测量装置。
背景技术
基于辐射学和光度学的传统遥感技术已经发展多年，而偏振遥感的产生是空间遥感技术发展的必然结果。与传统遥感相比，偏振遥感是一种有效的补充方式，可以解决传统遥感无法解决的一些问题。如云雾和气溶胶的粒径分布问题、人造目标的识别问题、遥感精度问题等。因此，具有独特优势的偏振遥感受到了遥感专家的普遍关注。
非朗伯辐射体目标表面受到自然光(太阳光)照射，产生反射和散射，同时目标本身也存在辐射，在这些物理过程中，由于目标自身的性质，辐射、反射和散射光会产生偏振特征。这一特征可为遥感目标提供新的、潜在的信息，具有很高的利用价值。
但由于太阳高度角、探测角、方位角的不同，以及目标的非均匀性和随机性，产生的偏振光的偏振特性不同于相同条件下的二向性反射特性，因此，对地面目标的反射、散射和辐射进行偏振特性测量与研究，对遥感目标的识别、分类与空间结构等特征反演具有重要的理论意义和应用前景。
目前对于偏振态的测量，国内已经有很多专利提出了各种方法和装置。
专利01125718.0公布了用于偏振测量的方法和设备，使用检偏振镜能确定光学信号的偏振状态的一种方法和设备，该偏振镜包括一个偏振控制器、一个偏振镜、一个偏振分散元件及一个光电探测器。该方法和设备能应用于在波长分隔多路复用通信系统中的偏振和偏振模式分散测量。
专利99807278.8公开了测定偏振光的(主)偏振面到约0.1m°的偏振测量方法和实现此方法的可小型化的装置。该方法和装置可以非常精确地确定偏振光的偏振面。被确定值-偏振面和一个参考面间的角度-通过测量射线在一个或多个表面上的反射而被光学放大，光射线分裂为多个部分射线，部分射线的光强度被测量，并且这些部分射线的强度之比值被构成起校准作用的测试信号。
专利201310303088.X公布了偏振测量方法、偏振测量装置、偏振测量系统及光配向照射装置，用于高精度地测量偏振光的偏振特性。测量方法包括基于使检测侧偏振器转动的同时测得的依次透过了检测线栅偏振器及检测侧偏振器的光在各转动角度下的光的光量，求解表示所述检测侧偏振器旋转时的所述光量的周期性变化的变化曲线；以及在基于该变化曲线确定透过了所述线偏振器的偏振光的偏振特性时，基于所述转动角度下的所述光量，求解所述变化曲线。
专利201180015634.9提出了一种用于测量光束的偏振的系统和方法。该系统被配置成并且可操作地用于确定沿着输入光束的横截面的偏振式样，并且该系统包括光学系统和像素矩阵。光学系统包括偏振分束组件，偏振分束组件被配置成并且可操作地用于将输入光束分成预定数目的彼此之间具有预定偏振关系的光束分量，偏振分束组件包括第一偏振分束器和双折射元件，第一偏振分束器位于输入光束的光路中，用于将所述输入光束分成彼此之间具有特定偏振关系的第一多个光束分量，双折射元件位于所述第一多个光束分量的光路中，用于将第一多个光束分量中的每个光束分量分成一对具有寻常偏振和非寻常偏振的光束，由此生成所述预定数目的输出光束分量。像素矩阵位于所述输出光束分量的基本上不相交的光路中，并且生成分别表示所述输出光束分量内的强度分布的输出数据片，包含在所述数据片中的数据表示沿着输入光束的横截面的偏振式样。
专利201310508222.X提供一种多发光单元半导体激光器空间偏振测试方法，对多发光单元半导体激光器发出的光进行快轴准直和慢轴准直；将多个发光单元整体在空间上放大，放大后的发光单元经过一个孔径光阑，调节孔径光阑的位置以及通光孔径只允许一个发光单元的光通过；发光单元的光经过孔径光阑后，入射到偏振分束棱镜中分成TE和TM两种不同偏振态的光，利用光电探测器对两路偏振光分别进行功率测试，得到该发光单元的偏振特性；保持多发光单元半导体激光器位置不动，通过移动孔径光阑，依次对每个发光单元的偏振特性进行测试；得到所有发光单元的偏振特性，形成空间偏振信息图，本发明实现了定量评价半导体激光器封装所所产生的应力，从而改善封装工艺。
专利201110283651.2，提供了一种半导体激光器偏振测试方法及其测试系统，以准确测试半导体激光器偏振度及其偏振模式。本发明的方案是：半导体激光器发出的光束经压缩汇聚后入射至偏振分光器件，按照偏振态分光形成透射光和反射光，分别读取透射光功率Pmax和反射光功率Pmin，计算得出半导体激光器偏振度为(Pmax-Pmin)/(Pmax+Pmin)。
专利201110282889.3供了一种半导体激光器偏振测试方法及其测试系统，以精确测试半导体激光器的偏振度和判别偏振模式。本发明的偏振测试系统是在半导体激光器出射端设置有按照功率进行分光的分光器，该分光器的透射方向上依次设置有偏振滤光状态可调的偏振器件、会聚透镜/透镜组、第一功率探测装置；该分光器的反射方向上设置有按照偏振模式分光的分光棱镜，该分光棱镜分出的透射、反射光路上分别设置有第二功率探测装置和第三功率探测装置。本发明操作简单，可适用于大批量半导体激光器产品的测试，针对不同型号的激光器在测量偏振度时调节简便，可快速判定半导体激光器的偏振模式。
上述偏振测量技术和方法，以及当前现有的偏振测量系统，针对各自的应用背景，在测量中发挥了重大作用，但对于自然目标和人造目标的反射、散射和辐射偏振测量中的复杂频谱并不适用。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种用于目标散射和反射偏振态研究的测量装置，采用滤光片转轮实现频谱的选择，采用检偏器实现偏振的检测，采用1/4波片实现探测器表面偏振的补偿，采用电控传动控制机构和专用软件实现自动化，最终实现460-735nm波段范围内，偏振度大于100的偏振测量。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种用于目标散射和反射偏振态研究的测量装置，装置本体包括装有滤光片的滤光片转轮，控制滤光片转轮转角的第一步进电机和第一绝对式光电编码器，包含有检波器和1/4波片的检波组件镜筒，控制检波组件镜筒转角的空心传动轴和第二绝对式光电编码器，光电探测器组件，探测器放大倍率控制器，包含第二步进电机、第一绝对式光电编码器、空心传动轴、齿轮传动机构和第二绝对式光电编码器伺服控制组件，以及包含采集控制软件的计算机；滤光片转轮为6孔圆盘，5个孔分别放置5种宽带带通的滤光片，滤光片的波段范围分别是15-485nm，480-550nm、545-615nm、595-675nm和655-735nm，另一孔为空；伺服控制组件与计算机相连；检波器的透光轴与1/4波片的快轴成45°，检波器的波长范围为250-3500nm，1/4波片为两片交替使用，波长范围分别为460-650nm和650-1000nm；光电探测器组件包括聚焦光学系统，Si基PIN光电探测器、前置放大器和电压跟随器，聚焦光学系统，Si基PIN光电探测器、前置放大器和电压跟随器依次相连。
其中，所述的滤光片转轮的旋转角度控制精度为1°。
其中，所述的检波组件镜筒的旋转角度控制精度为0.5°。
其中，所述的探测器放大倍率控制器为分档放大器，档位控制分别为5dB、10dB、15dB和20dB，同时设有有串口或USB口等供数据采集的计算机接口。
其中，所述的计算机具有波段选择，检波组件角度控制，数据采集控制，偏振度计算控制和偏振图显示功能。
本发明具有以下有益效果：
采用滤光片转轮实现频谱的选择，采用检偏器实现偏振的检测，采用1/4波片实现探测器表面偏振的补偿，采用电控传动控制机构和专用软件实现自动化，最终实现460-735nm波段范围内，偏振度大于100的偏振测量。
附图说明
图1本发明实施例一种用于目标散射和反射偏振态研究的测量装置的系统组成示意图
图2本发明实施例中一种用于目标散射和反射偏振态研究的测量装置中包含采集控制软件的计算机处理流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施例提供了一种用于目标散射和反射偏振态研究的测量装置，装置本体100包括装有滤光片102的滤光片转轮101，控制滤光片转轮101转角的第一步进电机103和第一绝对式光电编码器104，包含有检波器106和1/4波片107的检波组件镜筒105，控制检波组件镜筒105转角的空心传动轴108和第二绝对式光电编码器110，光电探测器组件111，探测器放大倍率控制器112，包含第二步进电机103、第一绝对式光电编码器104、空心传动轴108、齿轮传动机构109和第二绝对式光电编码器110伺服控制组件113，以及包含采集控制软件的计算机114；滤光片转轮101为6孔圆盘，5个孔分别放置5种宽带带通的滤光片102，滤光片102的波段范围分别是15-485nm，480-550nm、545-615nm、595-675nm和655-735nm，另一孔为空；伺服控制组件113与计算机114相连；检波器106的透光轴与1/4波片107的快轴成45°，检波器106的波长范围为250-3500nm，1/4波片107为两片交替使用，波长范围分别为460-650nm和650-1000nm；光电探测器组件111包括聚焦光学系统，Si基PIN光电探测器、前置放大器和电压跟随器，聚焦光学系统，Si基PIN光电探测器、前置放大器和电压跟随器依次相连。
所述的滤光片转轮101的旋转角度控制精度为1°。
所述的检波组件镜筒105的旋转角度控制精度为0.5°。
所述的探测器放大倍率控制器112为分档放大器，档位控制分别为5dB、10dB、15dB和20dB，同时设有有串口或USB口等供数据采集的计算机接口。
所述的计算机114具有波段选择，检波组件角度控制，数据采集控制，偏振度计算控制和偏振图显示功能。
本具体实施根据待测目标反射和散射光的波段，控制滤光片转轮101转到设定的孔位，检波组件镜筒105通过控制机构复位到预设的0°点；目标反射和散射光经滤光片102滤除带外噪声，检偏器106将其变成线偏振光，经1/4波片107变成圆偏振光后，通过光电探测器组件111的聚焦光学系统聚焦后，完成光电转换，转换的电信号经前置放大和电压跟随，根据信号强弱，探测器放大倍率控制器112选择合适的方法倍率，被放大的信号通过串口或USB接口，被计算机采集；包含采集控制软件的计算机114控制检波组件镜筒105的旋转精度，实现π/2旋转角度的偏振信号的采集。
本具体实施中包含采集控制软件的计算机114基于LabVieW 2012编制，根据一种工作在可见光波段用于目标散射和反射偏振态研究的测量装置100的工作原理和应用背景，程控软件的工作流程200如图2所示。程序开始运行201，通过通道设置，与探测器放大倍率控制器和伺服控制组件通信202，将系统进行复位203，使滤光片转轮101和检波组件镜筒105复位到预设的0°点203，根据实际测试需要，选择测试波段204、电机转角及精度205以及探测器放大倍率控制器的放大倍率206，选择文件存储路径的存储的文件名207，开始进行数据采集208，并将采集的数据储存到计算机的硬盘，采集结束后，选择数据处理方式209，基本定义法或斯托克斯法，开始数据处理210，给出偏振度和画出偏振图形211，数据存储和进行其他操作212。如果测试完成，关闭程序214，否则进行系统复位，并进入下一轮测试，直到测试完成。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种用于目标散射和反射偏振态研究的测量装置，其特征在于，装置本体(100)包括装有滤光片(102)的滤光片转轮(101)，控制滤光片转轮(101)转角的第一步进电机(103)和第一绝对式光电编码器(104)，包含有检波器(106)和1/4波片(107)的检波组件镜筒(105)，控制检波组件镜筒(105)转角的空心传动轴(108)和第二绝对式光电编码器(110)，光电探测器组件(111)，探测器放大倍率控制器(112)，包含第二步进电机(103)、第一绝对式光电编码器(104)、空心传动轴(108)、齿轮传动机构(109)和第二绝对式光电编码器(110)伺服控制组件(113)，以及包含采集控制软件的计算机(114)；滤光片转轮(101)为6孔圆盘，5个孔分别放置5种宽带带通的滤光片(102)，滤光片(102)的波段范围分别是15-485nm，480-550nm、545-615nm、595-675nm和655-735nm，另一孔为空；伺服控制组件(113)与计算机(114)相连；检波器(106)的透光轴与1/4波片(107)的快轴成45°，检波器(106)的波长范围为250-3500nm，1/4波片(107)为两片交替使用，波长范围分别为460-650nm和650-1000nm；光电探测器组件(111)包括聚焦光学系统，Si基PIN光电探测器、前置放大器和电压跟随器，聚焦光学系统，Si基PIN光电探测器、前置放大器和电压跟随器依次相连。
2.根据权利要求1所述的一种用于目标散射和反射偏振态研究的测量装置，其特征在于，所述的滤光片转轮(101)的旋转角度控制精度为1°。
3.根据权利要求1所述的一种用于目标散射和反射偏振态研究的测量装置，其特征在于，所述的检波组件镜筒(105)的旋转角度控制精度为0.5°。
4.根据权利要求1所述的一种用于目标散射和反射偏振态研究的测量装置，其特征在于，所述的探测器放大倍率控制器(112)为分档放大器，档位控制分别为5dB、10dB、15dB和20dB，同时设有有串口或USB口等供数据采集的计算机接口。
5.根据权利要求1所述的一种用于目标散射和反射偏振态研究的测量装置，其特征在于，所述的计算机(114)具有波段选择，检波组件角度控制，数据采集控制，偏振度计算控制和偏振图显示功能。
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| CN (1) | CN104807546B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105067535A (zh) * | 2015-08-13 | 2015-11-18 | 苏州优谱德精密仪器科技有限公司 | 一种流体参数分析的装置 |
| CN107606573A (zh) * | 2016-07-08 | 2018-01-19 | 深圳市绎立锐光科技开发有限公司 | 一种光源系统及舞台灯 |
| CN113624337A (zh) * | 2021-08-05 | 2021-11-09 | 深圳技术大学 | 一种可检测、控制光强一体化的光路装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7295312B1 (en) * | 2006-05-10 | 2007-11-13 | United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Rapid 4-Stokes parameter determination via Stokes filter wheel |
| CN101655391A (zh) * | 2009-08-28 | 2010-02-24 | 中国科学院光电技术研究所 | 一种改进的白天星体探测装置 |
| CN102809431A (zh) * | 2012-07-18 | 2012-12-05 | 西北工业大学 | 一种小型自动滤光片转轮多波段偏振成像系统 |
| CN104535187A (zh) * | 2014-12-26 | 2015-04-22 | 中国人民解放军理工大学 | 一种紧凑型多波段全偏振成像的自动化装置 |
-
2015
- 2015-05-09 CN CN201510244444.4A patent/CN104807546B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7295312B1 (en) * | 2006-05-10 | 2007-11-13 | United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Rapid 4-Stokes parameter determination via Stokes filter wheel |
| CN101655391A (zh) * | 2009-08-28 | 2010-02-24 | 中国科学院光电技术研究所 | 一种改进的白天星体探测装置 |
| CN102809431A (zh) * | 2012-07-18 | 2012-12-05 | 西北工业大学 | 一种小型自动滤光片转轮多波段偏振成像系统 |
| CN104535187A (zh) * | 2014-12-26 | 2015-04-22 | 中国人民解放军理工大学 | 一种紧凑型多波段全偏振成像的自动化装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 孙晓兵 等: "卫星大气多角度偏振遥感系统方案研究", 《大气与环境光学学报》 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105067535A (zh) * | 2015-08-13 | 2015-11-18 | 苏州优谱德精密仪器科技有限公司 | 一种流体参数分析的装置 |
| CN107606573A (zh) * | 2016-07-08 | 2018-01-19 | 深圳市绎立锐光科技开发有限公司 | 一种光源系统及舞台灯 |
| CN113624337A (zh) * | 2021-08-05 | 2021-11-09 | 深圳技术大学 | 一种可检测、控制光强一体化的光路装置 |
| CN113624337B (zh) * | 2021-08-05 | 2023-08-04 | 深圳技术大学 | 一种可检测、控制光强一体化的光路装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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