CN105890777A - 红外可控部分偏振辐射源 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种红外可控部分偏振辐射源，包括温度控制器、黑体、红外平行光管、红外线偏振片及反射镜；温度控制器控制黑体温度，黑体发射对应于不同温度的不同波长的红外线；红外平行光管对黑体发射的红外线进行准直；红外线偏振片将准直后的红外线变为线偏振辐射；反射镜根据线偏振辐射的入射角度不同改变线偏振辐射在两个相互垂直振动方向上的相位差，并反射输出对应偏振态的部分偏振辐射。上述红外可控部分偏振辐射源能产生不同偏振态且偏振参数已知的红外部分偏振辐射，能够在大的偏振度范围内产生部分偏振辐射，该部分偏振辐射的偏振态可控、偏振度可知，且在环境条件一定时偏振度稳定、精度高，适用于于红外偏振成像系统的偏振定标。
Description
技术领域
本发明涉及偏振光学领域，更具体涉及一种红外可控部分偏振辐射源。
背景技术
红外偏振成像系统在探测复杂自然背景中的人造目标以及鉴别某些目标与背景时具有优势，近年来已成为国内外的研究热点。但是由于红外偏振成像系统本身具有偏振效应，会产生虚假偏振信息，从而影响了偏振探测信息反演的精度，为了提高反演精度，需要对红外偏振成像系统进行偏振定标。目前，国内外的偏振定标工作主要是利用线偏振片、λ/4波片与非偏振辐射源，产生不同的线偏振态或椭圆偏振态等完全偏振辐射，用作定标的标准源。但在实际应用中，红外偏振成像系统探测的通常是部分偏振辐射，因此使用部分偏振辐射源进行偏振定标具有实际意义。但是迄今为止，现有技术中尚未见到红外可控的部分偏振辐射源。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的目的是提供一种红外可控的部分偏振辐射源。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种红外可控部分偏振辐射源，所述红外可控部分偏振辐射源包括温度控制器、黑体、红外平行光管、红外线偏振片以及反射镜；
所述温度控制器与所述黑体连接，用于控制所述黑体的温度，所述黑体发射对应于不同温度的不同波长的红外线；
所述红外平行光管设置于所述黑体的输出光路上，用于对所述黑体发射的红外线进行准直；
所述红外线偏振片设置于所述红外平行光管的输出光路上，用于将准直后的红外线变为线偏振辐射；
所述反射镜设置于所述红外线偏振片的输出光路上，用于根据所述线偏振辐射的入射角度不同改变所述线偏振辐射的相位差，并反射输出对应偏振态的部分偏振辐射。
优选地，所述红外可控部分偏振辐射源还包括旋转平台，所述反射镜设置于所述旋转平台，通过所述旋转平台的转动改变所述线偏振辐射的入射角度。
优选地，所述反射镜为金属反射镜。
优选地，所述反射镜为铝反射镜、铜反射镜、金反射镜或银反射镜。
优选地，所述红外平行光管的光线出射口的口径大于或等于所述红外线偏振片的光线入射口的口径。
优选地，所述红外平行光管的光线出射口处设置有光阑。
优选地，所述黑体的温度设置为273K～373K。
优选地，所述红外线偏振片的透光轴设置为0-180度。
优选地，所述红外线偏振片的透光轴设置为45度。
(三)有益效果
本发明提供了一种红外可控部分偏振辐射源，包括温度控制器、黑体、红外平行光管、红外线偏振片以及反射镜；温度控制器控制黑体的温度，黑体发射对应于不同温度的不同波长的红外线；红外平行光管对黑体发射的红外线进行准直；红外线偏振片将准之后的红外线变为线偏振辐射；反射镜根据线偏振光的入射角度不同改变线偏振辐射在两个相互垂直振动方向上的相位差，并反射输出对应偏振态的部分偏振辐射。上述红外可控部分偏振辐射源能产生不同偏振态且偏振 参数已知的红外部分偏振辐射，能够在大的偏振度范围内产生部分偏振辐射，该部分偏振辐射的偏振态可控、偏振度可知，且在环境条件一定时偏振度稳定、精度高，适用于于红外偏振成像系统的偏振定标。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的红外可控部分偏振辐射源的结构示意图；
图2A、2B是本发明中两个不同的反射镜入射角时，用于偏振标定的红外偏振相机在不同检偏角时的红外偏振辐射的探测值；
图3A、3B是本发明中两个不同的反射镜入射角并且黑体温度为373K时，用于偏振标定的红外偏振相机在不同检偏角时的红外偏振辐射的探测值的极坐标示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
一种红外可控部分偏振辐射源，如图1所示，所述红外可控部分偏振辐射源包括温度控制器1、黑体2、红外平行光管3、红外线偏振片4以及反射镜5；所述温度控制器1与所述黑体2连接，用于控制所述黑体2的温度，所述黑体2发射对应于不同温度的不同波长的红外线；所述红外平行光管3设置于所述黑体2的输出光路上，用于对所述黑体2发射的红外线进行准直；所述红外线偏振片4设置于所述红外平行光管3的输出光路上，用于将准直后的红外线变为线偏振辐射；所述反射镜5设置于所述红外线偏振片4的输出光路上，用于根据所述线偏振辐射的入射角度不同改变所述线偏振辐射的相位差，并反射输出对应偏振态的部分偏振辐射。
上述红外可控部分偏振辐射源能产生不同偏振态且偏振参数已知的红外部分偏振辐射，能够在大的偏振度范围内产生部分偏振辐射，该部分偏振辐射的偏振态可控、偏振度可知，且在环境条件一定时偏振度稳定、精度高，适用于于红外偏振成像系统的偏振定标
进一步地，所述红外可控部分偏振辐射源还包括旋转平台6，所述反射镜5设置于所述旋转平台6上，通过所述旋转平台6的转动改变所述线偏振辐射的入射角度。
如图1所示，黑体辐射A(即黑体发射的红外线)首先经过红外平行光管，准直后由红外偏振片起偏，再入射到反射镜上，反射镜上的出射辐射D(即反射镜输出的对应偏振态的部分偏振辐射)为部分偏振辐射，反射镜固定在电控旋转平台上，平台旋转时反射镜的入射角随之变化，从而产生偏振态不同的出射辐射，构成反射式红外可控部分偏振辐射源。
黑体辐射是非偏振的，黑体的光谱辐射量和温度之间存在比较精确的定量关系，在不同温度时辐射的峰值波长不同，光谱辐射量的分布也不同。通过温度控制器调节黑体的温度，反射镜的出射辐射随之变化为不同波段分布的红外部分偏振辐射，其偏振参数由标准的偏振测量仪器测定。
进一步地，所述反射镜为金属反射镜，反射镜的金属材料对红外辐射具有非常高的反射率，且能为入射红外辐射的两个不同偏振方向的分量引入相位差，常见的可用金属材料有金、银、铜、铝等，当反射镜的入射角变化时，引入的相位差也发生变化，反射镜出射辐射的偏振度也随之改变。优选地，所述反射镜为铝反射镜。
进一步地，为保证平行光管出射辐射的口径与红外偏振片的口径相当，从而消除平行光管大口径的出射辐射B对反射镜出射辐射偏振态的影响，所述红外平行光管的光线出射口的口径大于或等于所述红外线偏振片的光线入射口的口径。优选地在所述红外平行光管的光线出射口处设置有光阑。
为减少杂散辐射的影响，黑体的辐射面大于红外平行光管的入射口径。
进一步地，所述黑体的温度设置为273K～373K，其中黑体的温度根据所采用的黑体的不同而设置为不同的温度，并不局限于273K～373K之间，例如黑体的温度可以设置为大于373K。
进一步地，红外偏振片对红外平行光管的出射辐射B滤光，得到偏振度非常高的偏振辐射C。所述红外线偏振片的透光轴设置为0-180度。优选地所述红外线偏振片的透光轴设置为45度。
本发明构造了红外可控部分偏振辐射源，能够在大的偏振度范围内产生部分偏振辐射，该部分偏振辐射的偏振态可控、偏振度可知，且在环境条件一定时偏振度稳定、精度高。
进一步地，本发明公开了一种辐射偏振态的测量系统，包括平台7、已定标的红外偏振相机8以及计算机9共同构成。
已定标的红外偏振相机8固定在平台7上，用于测量红外可控部分偏振辐射源出射辐射D的偏振态。测量时，随着反射镜5的旋转，红外偏振相机8的位置和探测方向进行相应的旋转和调整，以保证出射辐射D对于红外偏振相机8是正入射的。计算机9用于控制电控旋转平台6，以及控制红外偏振相机8进行数据的采集与处理。
下面通过具体的实施例以及数据验证本发明的红外可控部分偏振辐射源的技术效果。
在对红外可控部分偏振辐射源出射辐射D的偏振态进行测量时，用于起偏的红外线偏振片的透光轴方向θP设置为45°，黑体的温度分别调节为313K、333K、353K、373K，每个黑体温度的测量过程中，铝反射镜入射角θi依次设置为47°、62°、72°、77°、80°、82°，测量在环境温度为(290.6±0.6)K、湿度为(45±4)％的室内条件下进行。
红外偏振相机不同的检偏角对应的探测值分布如图2A和图2B所示，其中，图2A中铝反射镜的入射角θi为62°，图2B中铝反射镜的入射角θi为80°，图中TB表示黑体温度。红外偏振相机不同的检偏角对 应的探测值的极坐标分布如图3A和图3B所示，图3A中铝反射镜的入射角θi为62°、72°，图3B中铝反射镜的入射角θi为77°、80°，根据探测值可以计算得到红外偏振辐射的偏振态。当铝反射镜的入射角θi变化时，在不同黑体温度下，根据探测数据计算出射辐射D的归一化Stokes矢量和线偏振度(DoLP)，以及五次测量时DoLP的相对标准偏差(RSD)，具体见表1。
表1已定标的红外偏振相机对红外可控部分偏振辐射源出射辐射的测量结果
综合图2A、2B、图3A、3B和表1可知：
(1)对于红外可控部分偏振辐射源的出射辐射D，其DoLP随着铝反射镜的入射角θi的增大而减小，而随着θi的减小DoLP存在着最大 值；
(2)当铝反射镜的入射角θi较小时，比如为47°、62°时，测量出的出射辐射D是135°方向线偏振成分很高的部分偏振辐射；
(3)当铝反射镜的入射角θi为80°时，根据图2B、图3B以及表1，红外偏振相机各检偏方向对应的探测值相差较小，说明出射辐射D的线偏振度明显减小；
(4)该红外可控部分偏振辐射源能产生DoLP在0.25-0.85之间的部分偏振辐射，当铝反射镜的入射角θi小于72°时，在四个不同黑体温度下DoLP的偏差小于8.5％，而在同一黑体温度同一θi的情况下，DoLP五次测量的相对标准偏差(RSD)低于6％。
由以上结果可知本发明的红外可控部分偏振辐射源能够在较大的DoLP范围内产生部分偏振辐射，且在环境条件一定时部分偏振辐射的DoLP非常稳定，精度高。
以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种红外可控部分偏振辐射源，其特征在于，所述红外可控部分偏振辐射源包括温度控制器、黑体、红外平行光管、红外线偏振片以及反射镜；
所述温度控制器与所述黑体连接，用于控制所述黑体的温度，所述黑体发射对应于不同温度的不同波长的红外线；
所述红外平行光管设置于所述黑体的输出光路上，用于对所述黑体发射的红外线进行准直；
所述红外线偏振片设置于所述红外平行光管的输出光路上，用于将准直后的红外线变为线偏振辐射；
所述反射镜设置于所述红外线偏振片的输出光路上，用于根据所述线偏振辐射的入射角度不同改变所述线偏振辐射的相位差，并反射输出对应偏振态的部分偏振辐射。
2.根据权利要求1所述的红外可控部分偏振辐射源，其特征在于，所述红外可控部分偏振辐射源还包括旋转平台，所述反射镜设置于所述旋转平台，通过所述旋转平台的转动改变所述线偏振辐射的入射角度。
3.根据权利要求1所述的红外可控部分偏振辐射源，其特征在于，所述反射镜为金属反射镜。
4.根据权利要求3所述的红外可控部分偏振辐射源，其特征在于，所述反射镜为铝反射镜、铜反射镜、金反射镜或银反射镜。
5.根据权利要求1所述的红外可控部分偏振辐射源，其特征在于，所述红外平行光管的光线出射口的口径大于或等于所述红外线偏振片的光线入射口的口径。
6.根据权利要求5所述的红外可控部分偏振辐射源，其特征在于，所述红外平行光管的光线出射口处设置有光阑。
7.根据权利要求1所述的红外可控部分偏振辐射源，其特征在于，所述黑体的温度设置为273K～373K。
8.根据权利要求1所述的红外可控部分偏振辐射源，其特征在于，所述红外线偏振片的透光轴设置为0-180度。
9.据权利要求8所述的红外可控部分偏振辐射源，其特征在于，所述红外线偏振片的透光轴设置为45度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |