一種實(shí)現(xiàn)全斯托克斯偏振成像的分束器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光學(xué)探測目標(biāo)器件領(lǐng)域，具體涉及一種實(shí)現(xiàn)全斯托克斯（stokes)偏 振成像的分束器，用于瞬態(tài)偏振成像探測，能夠?qū)崟r(shí)獲取目標(biāo)場景四個(gè)Stokes參量對(duì)應(yīng)的 圖像信息。用于像面干涉成像光譜儀的準(zhǔn)直光路中，能同步引入四種偏振態(tài)信息，能夠探測 目標(biāo)各點(diǎn)的光譜信息以及各譜段的偏振信息。
【背景技術(shù)】
[0002] 偏振成像探測能夠提供探測目標(biāo)場景的光偏振態(tài)圖像信息，可以反應(yīng)探測目標(biāo) 表面形狀、粗糙度和陰影等特性，在天文探測、軍事偵察和遙感等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià) 值。偏振信息可以用四個(gè)Stokes偏振參量組成的Stokes矢量表示?；谀吕站仃囘\(yùn)算的 Stokes偏振成像系統(tǒng)是主要的偏振成像方法之一。通常Stokes偏振成像系統(tǒng)由Stokes偏 振調(diào)制器件和成像系統(tǒng)組成，其中Stokes偏振調(diào)制器件是核心器件。
[0003] 傳統(tǒng)的偏振成像方法主要有分時(shí)Stokes偏振成像，通過依次獲取多幅偏振態(tài)圖 像求解探測目標(biāo)Stokes偏振態(tài)信息。該方法簡單實(shí)用，能獲取高空間分辨率圖像信息，但 是在探測時(shí)間內(nèi)，必須保證探測目標(biāo)和探測器之間保持固定不動(dòng)。為實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)探測，一些 科研工作者提出了采用分振幅Stokes偏振成像和分焦面Stokes偏振成像的方法，其中傳 統(tǒng)的分振幅Stokes偏振成像系統(tǒng)包含多個(gè)成像系統(tǒng)和探測器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜體積大；分焦面 Stokes偏振成像方法主要用于線偏振態(tài)探測，如要進(jìn)行全Stokes偏振態(tài)探測，需要制作特 殊的微型焦面偏振陣列，工藝復(fù)雜，成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種實(shí)現(xiàn)全偏振成像的分束器作為Stokes偏振成像系統(tǒng) 的偏振調(diào)制器件，可以用于瞬態(tài)偏振成像探測，能夠?qū)崟r(shí)獲取目標(biāo)場景四個(gè)Stokes參量對(duì) 應(yīng)的圖像信息。也可以用于像面干涉成像光譜儀的準(zhǔn)直光路中，能同步引入四種偏振態(tài)信 息，能夠探測目標(biāo)各點(diǎn)的光譜信息以及各譜段的偏振信息。
[0005] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種實(shí)現(xiàn)全斯托克斯偏振成像的分束 器，由部分偏振分光棱鏡、直角棱鏡、第一相位延遲器、第二相位延遲器、第一沃拉斯頓 (Wollaston)棱鏡和第二Wollaston棱鏡組成；其中部分偏振分光棱鏡的膠合面透過80%的 p波和20%的s波，反射20%的p波和80%的s波。部分偏振分光棱鏡為立方體，直角棱鏡的 包含兩條長直角邊的面與部分偏振分光棱鏡的側(cè)面固定，重合的面形狀和大小完全相同， 部分偏振分光棱鏡的膠合面與直角棱鏡包含兩條斜邊的面平行；第二相位延遲器夾在直角 棱鏡和第二Wollaston棱鏡之間，緊貼直角棱鏡包含兩條短直角邊的面，直角棱鏡和第二 相位延遲器重合的面形狀和大小完全相同。第一相位延遲器夾在部分偏振分光棱鏡和第一 Wollaston棱鏡之間，且緊貼第二相位延遲器。第一相位延遲器為1/4波片，快軸與參考方 向的夾角為9=45° ;第二相位延遲器為1/2波片，快軸與參考方向的夾角為0=22.5° ;第 一相位延遲器和第二相位延遲器形狀相同，大小相等，材料相同。第一 Wollaston棱鏡（5) 和第二Wollaston棱鏡（6)所用材料、尺寸和形狀相同。第一 Wollaston棱鏡的膠合面包 含第一 Wollaston棱鏡頂面和底面的對(duì)角線；第二Wollaston棱鏡的膠合面包含頂面和底 面各一條邊。本同步全偏振分束器用于干涉成像光譜儀的準(zhǔn)直光路中，一束光通過分束器 后形成四束光束，每束光束對(duì)應(yīng)不同的偏振態(tài)。
[0006] -種實(shí)現(xiàn)全斯托克斯偏振成像的分束器，其光路走向如下：一束光進(jìn)入部分偏振 分光棱鏡后透過80%的第一 p波和20%的第一 s波，反射20%的第二p波和80%的第二s 波，第一 P波和第一 s波進(jìn)入第一相位延遲器后相位改變90°進(jìn)入第一 Wollaston棱鏡，最 后經(jīng)過后置成像系統(tǒng)在探測器上形成兩個(gè)子圖像；第二P波和第二s波在部分偏振分光棱 鏡中透射進(jìn)入直角棱鏡，經(jīng)直角棱鏡斜邊面反射進(jìn)入第二相位延遲器后相位改變180°進(jìn) 入第二Wollaston棱鏡，最后經(jīng)過后置成像系統(tǒng)在探測器上形成兩個(gè)子圖像。
[0007] 將分束器放置在干涉成像光譜儀的準(zhǔn)直光路中，最后在探測器上可以同時(shí)探測到 四個(gè)子圖像，即同時(shí)獲取同一物點(diǎn)對(duì)應(yīng)四個(gè)不同的偏振態(tài)光強(qiáng)信息，該方法能夠同時(shí)探測 目標(biāo)的全Stokes偏振信息。
[0008] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)：1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊輕小；2、單次測量便可獲 得探測目標(biāo)全Stokes偏振信息圖像。
【附圖說明】
[0009] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010] 圖2為本發(fā)明中Wollaston棱鏡膠合方式不意圖，其中（a)為第一 Wollaston棱 鏡膠合方式不意圖，（b)為第二Wollaston棱鏡膠合方式不意圖。
[0011] 圖3為本發(fā)明放置在Stokes偏振成像系統(tǒng)中的示意圖。
[0012] 圖4為本發(fā)明應(yīng)用于獲取的四種偏振態(tài)的子圖像模型。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0014] 參照?qǐng)D1，本發(fā)明為一種實(shí)現(xiàn)全Stokes偏振成像的分束器，由部分偏振分光棱 鏡1、直角棱鏡2、第一相位延遲器3、第二相位延遲器4、第一 Wollaston棱鏡5和第二 Wollaston棱鏡6組成；其中部分偏振分光棱鏡1的膠合面透過80%的p波和20%的s波， 反射20%的p波和80%的s波。部分偏振分光棱鏡1為立方體，直角棱鏡2的包含兩條長 直角邊的面與部分偏振分光棱鏡1的側(cè)面固定，重合的面形狀和大小完全相同，部分偏振 分光棱鏡1的膠合面與直角棱鏡2包含兩條斜邊的面平行；第二相位延遲器4夾在直角棱 鏡2和第二Wollaston棱鏡6之間，緊貼直角棱鏡2包含兩條短直角邊的面，直角棱鏡2和 第二相位延遲器4重合的面形狀和大小完全相同。第一相位延遲器3夾在部分偏振分光棱 鏡1和第一 Wollaston棱鏡5之間，且緊貼第二相位