[发明专利]光谱-偏振成像测量系统

说明书

本发明公开了一种光谱‑偏振成像测量系统。本发明包括偏振光产生模组、滤光模组与偏振成像测量模组三个部分。偏振光产生模组产生特定偏振态的偏振光并以之照射待测物体，滤光模组对待测物体发出的光进行滤光，偏振成像测量模组对通过滤光模组的光进行偏振分光与偏振成像。本发明的滤光模组体积小，结构简单，偏振测量模组无机械运动器件，可靠性高。

技术领域

本发明属于光学技术领域，具体涉及光谱-偏振成像测量系统。

背景技术

随着技术的发展，仅依赖于对物体发光光强进行探测的传统的成像技术已逐渐不能满足人们的需要。近年来，人们将光谱技术、偏振测量技术和成像技术相结合，寻求构建光谱-偏振成像测量系统。人们在获取物体二维光强信息的同时，还可以获取一维光谱信息，以及物体的偏振特性。基于物体的光谱信息与偏振特性，人们将可以显著提升对目标进行探测与辨识的能力，扩展信息维度。

然而，光谱-偏振成像测量作为一种新兴技术，人们仍然在对其进行不断探索。虽然目前已发展出多种高光谱成像方法以及偏振成像测量方法，但如何将两者有机结合，实现光谱-偏振成像测量，仍是需要研究的课题。比如，现有的光谱成像方法通常借助光栅进行推扫式采样，测量相对复杂；而偏振测量方法则需要多个进行机械旋转的部件，因而其系统稳定性会受到影响。如何优化光谱成像与偏振测量是构建光谱-偏振成像测量系统的一个挑战性的难题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种光谱-偏振成像测量系统，可实现便捷的光谱-偏振成像测量。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

本发明包括偏振光产生模组、滤光模组与偏振成像测量模组三个部分。偏振光产生模组产生特定偏振态的偏振光并以之照射待测物体，滤光模组对待测物体发出的光进行滤光，偏振成像测量模组对通过滤光模组的光进行偏振分光与偏振成像。

所述的偏振光产生模组由宽带光源、偏振片和第一四分之一波片组成。所述的滤光模组是对入射光偏振态不敏感的可以用电调控的带通滤光器。所述的偏振测量模组由部分偏振分束器、半波片、第二四分之一波片、第一偏振分束器、第二偏振分束器、四个成像透镜组和四个感光芯片组成。宽带光源发出的光线，经过偏振片、第一四分之一波片照射于待测物体上，样品反射或透射的光再通过滤光模组被滤光，之后光线通过部分偏振分束器被偏振分光为两束——第一光束和第二光束。第一光束经过半波片、第一偏振分束器被偏振分束为两束，这两束光分别经过各自的成像透镜组成像于各自的感光芯片上。第二光束经过第二四分之一波片、第二偏振分束器被偏振分束为两束，这两束光分别经过各自的成像透镜组成像于各自的感光芯片上。

所述的宽带光源是光谱带宽包含待测光谱范围的光源。

所述的偏振光产生模组可根据测量需要取舍。如测量待测物体的穆勒矩阵，偏振光产生模组需要保留；如测量待测物体发出的光的斯托克斯参量，偏振光产生模组可以去除。

所述的偏振片是一种宽带的偏振光学元件，可将宽带的入射光特定方向偏振的分量消除。

所述的半波片、第一四分之一波片和第二四分之一波片，是具有消色差能力的波片，可在入射光两个正交的偏振方向上引入特定的相位差。

所述的半波片，第一四分之一波片和第二四分之一波片，可以用其它相位差的波片代替。

所述的偏振片和第一四分之一波片均安装于可电控旋转的镜架上，可分别绕光轴旋转任意角度。

所述的对入射光偏振态不敏感的可以用电调控的带通滤光器是能透射特定波长的窄带滤光器，且透射光中心波长可以通过改变施加于滤光器上的电压进行调控，同时，透射光谱与入射光的偏振态无关。声光可调滤光器、液晶可调滤光器、利用压电材料制作的法布里-珀罗干涉腔等均可以用作对入射光偏振态不敏感的可以用电调控的带通滤光器。