[发明专利]同步偏振调制干涉成像光谱偏振探测装置及方法

权利要求书

1.一种同步偏振调制干涉成像光谱偏振探测装置，其特征在于包括在同一光轴顺次放置的前置偏振成像系统(1)、像面干涉成像光谱仪(2)和信号处理系统(3)；其中前置偏振成像系统(1)包括沿光路方向依次设置的偏振元件阵列(11)、成像物镜(12)和微透镜阵列(13)，并且微透镜阵列(13)置于成像物镜(12)的像面处；像面干涉成像光谱仪(2)包括沿光路方向依次设置的准直物镜(21)、横向剪切分束器(22)、成像物镜(23)、探测器(24)；信号处理系统(3)与探测器(24)相连。

2.根据权利要求1所述的同步偏振调制干涉成像光谱偏振探测装置，其特征在于所述的偏振元件阵列(11)包括沿光路方向依次放置的相位延迟片阵列(111)和线偏振片阵列(112)，相位延迟片阵列(111)由四个共平面的相位延迟片组成，且相位延迟片的快轴方向从左上开始沿顺时针与参考方向夹角依次为0°、45°、90°、0°；线偏振片阵列(112)由四个共平面的线偏振片组成，线偏振片的通光轴方向从左上开始沿顺时针与参考方向夹角依次为0°、45°、90°、45°。

3.一种基于权利要求1所述的同步偏振调制干涉成像光谱偏振探测装置的探测方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，来自目标各点的入射光进入前置偏振成像系统(1)，首先通过前置偏振成像系统(1)中的偏振元件阵列(11)，形成携带四组不同偏振态信息的光束并穿过成像物镜(12)，在成像物镜(12)像面处的微透镜阵列(13)上成像，形成四个携带不同偏振信息的像点，将携带四组不同偏振态信息的光束在微透镜阵列(13)后焦面的空间上分开；

第二步，微透镜阵列(13)后焦面上各点光线射入像面干涉成像光谱仪(2)的准直物镜(21)，以准直光的形式进入到横向剪切分束器(22)，横向剪切分束器(22)把入射的准直光横向一分为二，从而引入光程差信息；

第三步，经过横向剪切分束器(22)的出射光经过后置成像物镜(23)，在成像物镜(23)后焦面处的探测器(24)靶面上得到携带有干涉信息和偏振态信息的目标图像，并将携带有干涉信息和偏振态信息的目标图像转化为电信号进入信号处理系统(3)；

第四步，信号处理系统(3)从收到的电信号中提取出在各偏振态下目标各点对应的干涉数据，对干涉数据其进行傅里叶变换，从而得到目标各点对应的四组不同偏振态信息，四组偏振态信息组成四个方程组：

S₀(σ)+S₁(σ)＝B₀(σ)

S₀(σ)+S₂(σ)＝B₁(σ)

S₀(σ)-S₁(σ)＝B₂(σ)

S₀(σ)+S₂(σ)cosδ(σ)+S₃(σ)sinδ(σ)＝B₄(σ)

式中，σ为波数，S₀，S₁，S₂，S₃为目标的Stokes偏振信息，B₀，B₁，B₂，B₃为四组傅里叶变换复原光谱，通过求解最终获得目标二维空间光强信息、各点光谱信息和全Stokes偏振信息。