[发明专利]一种基于高密度光栅的Sagnac偏振成像装置及方法

权利要求书

1.一种基于高密度光栅的Sagnac偏振成像装置，其特征在于，包含第一光栅、第二光栅、Sagnac环；

所述Sagnac环包含反射镜、偏振分束器、偏振片、成像透镜、CCD探测器；

所述第一光栅位于偏振分束器透射光路上；所述第二光栅位于偏振分束器反射光路上；第一光栅和第二光栅为相同器件；

所述反射镜位于第一光栅的水平方向与第二光栅垂直方向的交叉处；

所述偏振片位于第一光栅的下方；所述成像透镜位于偏振片的下方；所述CCD探测器位于成像透镜的下方；

目标光源入射线栅分束器，然后分成两束偏振方向垂直的偏振光，两束偏振光分别依次经过第一光栅、反射镜然后再次经过高密度宽带光栅，最后两束偏振光分别再次经过线栅分束器，经过入射和反射形成两束偏振方向相互平行的偏振光。两束出射的平行偏振光经过线偏振片，最后通过成像透镜聚合在CCD探测器上。在这个系统中，使用光栅以及Sagnac环来获得光谱，并且由分束器发射的光束在CCD探测器上形成干涉图案。

2.根据权利要求1所述的一种基于高密度光栅的Sagnac偏振成像装置，其特征在于，所述偏振分束器与水平方向成45°。

3.根据权利要求1所述的一种基于高密度光栅的Sagnac偏振成像装置，其特征在于，所述第一光栅位于偏振分束器垂直方向的正上方；所述第二光栅位于偏振分束器水平方向。

4.根据权利要求3所述的一种基于高密度光栅的Sagnac偏振成像装置，其特征在于，所述第一光栅到偏振分束器的中心距离与第二光栅到偏振分束器的中心距离相等。

5.根据权利要求1所述的一种基于高密度光栅的Sagnac偏振成像装置，其特征在于，所述第一光栅为高密度宽带光栅；所述第二光栅为高密度宽带光栅。

6.根据权利要求1所述的一种基于高密度光栅的Sagnac偏振成像装置，其特征在于，所述偏振分束器为线栅偏振分束器。

7.根据权利要求1所述的一种基于高密度光栅的Sagnac偏振成像装置，其特征在于，所述偏振片为线性偏振片。

8.一种基于高密度光栅的Sagnac偏振成像方法，其特征在于，包含以下步骤：

S1、设成像透镜的焦距为f_obj，把偏振分束器放置在坐标原点；偏振分束器与X轴和Z轴负半轴分别成45°；第一光栅在X轴正半轴且与X轴正半轴成θ，第二光栅在Z轴负半轴且与Z轴负半轴成θ，θ为0；设第一光栅中心与偏振分束器中心距离为d₁，第二光栅中心与偏振分束器中心距离为d₂，偏振片、成像透镜和CCD探测器都在Z轴正半轴，偏振片与Y轴成45°；

S2、目标光源经过准直器以平行光形式由X负半轴向X正半轴入射，光束在偏振分束器处被分割成两束完全偏振光：第一偏振光和第二偏振光，振动方向相互垂直；第一偏振光相对于Z轴平行，第一偏振光在第二光栅到第一光栅的光程中先经过第二光栅透射，通过反射镜反射再经过第一光栅透射到达偏振分束器，被偏振分束器反射后由Z轴正方向射出；第二偏振光透过第一光栅经反射镜反射到达第二光栅，从第二光栅处被透射回到偏振分束器的另一面，并透过偏振分束器向Z轴正方向射出；

S3、第一偏振光和第二偏振光的振动方向存在相同和相反两种情况，取决于偏振片的偏振效果，经过成像透镜后成像在CCD探测器上；

S4、光束经过偏振分束器在第一光栅处产生-1级衍射级，光束被散射到第二光栅时，由第一光栅产生的衍射角被消除，出射光线产生偏移量，偏移距离为基于第一光栅的色散补偿偏振Sagnac干涉仪参数包含X0常量的-λx0；而被偏振分束器反射的光束结果第二光栅后发生色散，经过第一光栅产生平行于光轴的出射光束，且光束偏移距离为+λx0。