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基于光瞳分割和角剪切的成像偏振光谱技术

唐茜 赵葆常 邱跃洪 张淳民 穆廷魁

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基于光瞳分割和角剪切的成像偏振光谱技术

唐茜, 赵葆常, 邱跃洪, 张淳民, 穆廷魁

Technology of polarization interference imaging spectral based on pupil division and angle shear

Tang Qian, Zhao Bao-Chang, Qiu Yue-Hong, Zhang Chun-Min, Mu Ting-Kui
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  • 基于光瞳二分割及Wollaston棱镜角剪切、Savart板横向剪切干涉的原理,提出一种同时获取图像、 偏振态及光谱信息的新技术.装置没有任何机械运动部件和电调谐器件,在单一面阵探测器的四个分区同时获得四种线偏振态的干涉图(两幅差分偏振光谱图),系统工作在推扫模式.在详细论述装置组成的基础上, 从系统成像的原理出发, 深入分析了系统中棱镜主截面方位角的相互位置关系对输出光强的影响, 并对系统参数进行了优化, 推导出干涉条纹强度分布的表达式, 并利用计算机数值仿真, 验证了方案的准确性和可行性.为新型成像光谱仪的设计和工程化应用提供了重要的理论依据和实践指导.
    With the combination of pupil division, Wollaston prism angle shear and Savart plate lateral shear interference, a new technology that can aquire the message of imaging, polarization and spectrum simultaneously is presented. The system works at the pushing mode with neither mechanical movable nor electrically tunable device, and four quarters of the single charge-coupled device can get four interferograms of different polarization states (two polarization-difference spectral imagings). The device is discussed in detail, and the relationship between azimuth of the prism principal cross section and the output light intensity is analyzed, and then system parameters are optimized. In the paper, we derive the interference fringe intensity distribution formula, use computer numerical simulation to verify the feasibility and accuracy of this method, and thus provide an important theory basis and the practice instruction for designing a new type of imaging spectrometer and its engineering applications.
    [1]

    Tong Q X, Zhang B, Zheng L F 2006 (in Chinese) [童庆禧, 张兵, 郑兰芬 2006 高光谱遥感—-原理、技术与应用 (第1版) (北京:高等教育出版社) p19]

    [2]

    Jones J C 2011 Ph. D. Dissertation (Tucson: The University of ARIZONA)

    [3]

    Hough J H 2007 J. Quant. Spec. Rad. Trans. 106 122

    [4]

    Liu N, Zhang C M, Wang J C, Mu T K 2010 Acta Phys. Sin. 59 4369 (in Chinese) [刘宁, 张淳民, 王金蝉, 穆廷魁 2010 物理学报 59 4369]

    [5]

    Bu Z C, Zhang C M, Zhao B C, Zhu H C 2009 Acta Phys. Sin. 58 2415 (in Chinese) [步志超, 张淳民, 赵葆常, 朱华春 2009 物理学报 58 2415]

    [6]

    Ruan K, Zhang C M, Zhao B C 2008 Acta Phys. Sin. 57 5435 (in Chinese) [阮锴, 张淳民, 赵葆常 2008 物理学报 57 5435]

    [7]

    Ye J Y, Zhang C M, Zhao B C, Li Y C 2008 Acta Phys. Sin. 57 0067 (in Chinese) [叶剑勇, 张淳民, 赵葆常, 李英才 2008 物理学报 57 0067]

    [8]

    Buijs H, Rochette L, Chateauneuf F 2004 Proc. SPIE 5269 132

    [9]

    Silverglate P, Fort D 2003 Proc. SPIE 5159 283

    [10]

    Schweitzer D, Hammer M, Scibor M 1996 Ophth. Res. 28 37

    [11]

    Bajor A 1994 Proc. SPIE 2265 431

    [12]

    Jaronski J W, Kasprzak H T 1999 Proc. SPIE 3745 86

    [13]

    Kudenov M W, Pezzaniti J L, Gerhart G R 2009 Opt. Eng. 48 063201

    [14]

    Oka K, Kaneko T 2003 Opt. Express 11 1510

    [15]

    Luo H, Oka K, DeHoog E, Kudenov M, Schiewgerling J, Dereniak E L 2008 Appl. Opt. 47 4413

    [16]

    Kudenov M W, Hagen N A, Dereniak E L, Gerhart G R 2007 Opt. Express 15 12792

    [17]

    Hagen N, Locke A M, Sabatke D S, Dereniak E L, Sass D T 2004 Proc. SPIE 5432 167

    [18]

    Oka K, Kato T 1999 Opt. Lett. 24 1475

    [19]

    Sabatke D, Locke A, Dereniak E L, Descour M, Garcia J 2002 Opt. Eng. 41 1048

    [20]

    Jones S H, Iannarilli F J, Kebabian P L 2004 Opt. Express 12 6559

    [21]

    Dong Y, You Z, Gao P 2002 Proc. SPIE 4919 269

    [22]

    Blaney D 2003 Acta Astronautica 52 389

    [23]

    Locke A M, Salyer D, Sabatke D S, Dereniak E L 2003 Proc. SPIE 5158 12

    [24]

    Li J, Zhu J, Wu H 2010 Opt. Lett. 35 3784

    [25]

    Zhan G, Oka K, Ishigaki T, Baba N 2002 Proc. SPIE 4480 198

    [26]

    Sun Y, Zhang C M, Du J, Zhao B C 2010 Acta Phys. Sin. 59 3863 (in Chinese) [孙尧, 张淳民, 杜鹃, 赵葆常 2010 物理学报 59 3863]

    [27]

    Gao Z, Mao Y Y, Chen X L, Lin Z M 2011 Opt. Eng. 50 043602

    [28]

    Komisarek D, Reichard K, Merdes D 2004 Appl. Opt. 43 3983

    [29]

    Zhang C M, Li B X, Zhao B C, Yuan X J 2002 Opt. Com. 203 21

    [30]

    Liao Y B 2003 Polarization Optics (1st Edn.) (Beijing: Science Press) p205 (in Chinese) [廖延彪 2003 偏振光学(第1版) (北京:科学出版社) 第205页]

    [31]

    Du J, Zhang C M, Zhao B C, Sun Y 2008 Acta Phys. Sin. 57 6311 (in Chinese) [杜鹃, 张淳民, 赵葆常, 孙尧 2008 物理学报 57 6311]

    [32]

    Bore M, Wolf E (Translated by J S) 2009 Principles of Optics—Electromagneti Theory of Propagation, Interfernce and Diffraction of Light (7th (expanded) Edn.) (in Chinese) [玻恩, 沃耳夫著(杨葭荪 译) 2009 光学原理—-光的传播、干涉和衍射的电磁理论(第7版) (北京:电子工业出版社) 第239页]

    [33]

    Wang Z J 2010 Modern Optical Technology Handbook (1st Edn.) (in Chinese) [王之江 2010 现代光学应用技术手册 (第1版) (北京:机械工业出版社) 第49, 212页]

    [34]

    Mu T K, Zhang C M, Ren W Y, Zhang L, Zhu B H 2011 Acta Phys. Sin. 60 070704 (in Chinese) [穆廷魁, 张淳民, 任文艺, 张霖, 祝宝辉 2011 物理学报 60 070704]

    [35]

    Zhang C M 2000 Ph. D. Dissertation (Xi'an: Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics) (in Chinese) [张淳民 2000 博士论文 (西安:中国科学院西安光学精密机械研究所)]

    [36]

    Azzam R M A, Bashara N M (Translated by Liang M J, Zhang F C, Wang G Y) 1986 Ellipsometry and Polarized (1st Edn.) (Beijing: Science Press) p38 (in Chinese) [阿查姆, 巴夏拉著 (梁民基, 张福初, 王广阳 译) 1986 椭圆偏振测量术和偏振光 (第1版) (北京:科学出版社) 第38页]

  • [1]

    Tong Q X, Zhang B, Zheng L F 2006 (in Chinese) [童庆禧, 张兵, 郑兰芬 2006 高光谱遥感—-原理、技术与应用 (第1版) (北京:高等教育出版社) p19]

    [2]

    Jones J C 2011 Ph. D. Dissertation (Tucson: The University of ARIZONA)

    [3]

    Hough J H 2007 J. Quant. Spec. Rad. Trans. 106 122

    [4]

    Liu N, Zhang C M, Wang J C, Mu T K 2010 Acta Phys. Sin. 59 4369 (in Chinese) [刘宁, 张淳民, 王金蝉, 穆廷魁 2010 物理学报 59 4369]

    [5]

    Bu Z C, Zhang C M, Zhao B C, Zhu H C 2009 Acta Phys. Sin. 58 2415 (in Chinese) [步志超, 张淳民, 赵葆常, 朱华春 2009 物理学报 58 2415]

    [6]

    Ruan K, Zhang C M, Zhao B C 2008 Acta Phys. Sin. 57 5435 (in Chinese) [阮锴, 张淳民, 赵葆常 2008 物理学报 57 5435]

    [7]

    Ye J Y, Zhang C M, Zhao B C, Li Y C 2008 Acta Phys. Sin. 57 0067 (in Chinese) [叶剑勇, 张淳民, 赵葆常, 李英才 2008 物理学报 57 0067]

    [8]

    Buijs H, Rochette L, Chateauneuf F 2004 Proc. SPIE 5269 132

    [9]

    Silverglate P, Fort D 2003 Proc. SPIE 5159 283

    [10]

    Schweitzer D, Hammer M, Scibor M 1996 Ophth. Res. 28 37

    [11]

    Bajor A 1994 Proc. SPIE 2265 431

    [12]

    Jaronski J W, Kasprzak H T 1999 Proc. SPIE 3745 86

    [13]

    Kudenov M W, Pezzaniti J L, Gerhart G R 2009 Opt. Eng. 48 063201

    [14]

    Oka K, Kaneko T 2003 Opt. Express 11 1510

    [15]

    Luo H, Oka K, DeHoog E, Kudenov M, Schiewgerling J, Dereniak E L 2008 Appl. Opt. 47 4413

    [16]

    Kudenov M W, Hagen N A, Dereniak E L, Gerhart G R 2007 Opt. Express 15 12792

    [17]

    Hagen N, Locke A M, Sabatke D S, Dereniak E L, Sass D T 2004 Proc. SPIE 5432 167

    [18]

    Oka K, Kato T 1999 Opt. Lett. 24 1475

    [19]

    Sabatke D, Locke A, Dereniak E L, Descour M, Garcia J 2002 Opt. Eng. 41 1048

    [20]

    Jones S H, Iannarilli F J, Kebabian P L 2004 Opt. Express 12 6559

    [21]

    Dong Y, You Z, Gao P 2002 Proc. SPIE 4919 269

    [22]

    Blaney D 2003 Acta Astronautica 52 389

    [23]

    Locke A M, Salyer D, Sabatke D S, Dereniak E L 2003 Proc. SPIE 5158 12

    [24]

    Li J, Zhu J, Wu H 2010 Opt. Lett. 35 3784

    [25]

    Zhan G, Oka K, Ishigaki T, Baba N 2002 Proc. SPIE 4480 198

    [26]

    Sun Y, Zhang C M, Du J, Zhao B C 2010 Acta Phys. Sin. 59 3863 (in Chinese) [孙尧, 张淳民, 杜鹃, 赵葆常 2010 物理学报 59 3863]

    [27]

    Gao Z, Mao Y Y, Chen X L, Lin Z M 2011 Opt. Eng. 50 043602

    [28]

    Komisarek D, Reichard K, Merdes D 2004 Appl. Opt. 43 3983

    [29]

    Zhang C M, Li B X, Zhao B C, Yuan X J 2002 Opt. Com. 203 21

    [30]

    Liao Y B 2003 Polarization Optics (1st Edn.) (Beijing: Science Press) p205 (in Chinese) [廖延彪 2003 偏振光学(第1版) (北京:科学出版社) 第205页]

    [31]

    Du J, Zhang C M, Zhao B C, Sun Y 2008 Acta Phys. Sin. 57 6311 (in Chinese) [杜鹃, 张淳民, 赵葆常, 孙尧 2008 物理学报 57 6311]

    [32]

    Bore M, Wolf E (Translated by J S) 2009 Principles of Optics—Electromagneti Theory of Propagation, Interfernce and Diffraction of Light (7th (expanded) Edn.) (in Chinese) [玻恩, 沃耳夫著(杨葭荪 译) 2009 光学原理—-光的传播、干涉和衍射的电磁理论(第7版) (北京:电子工业出版社) 第239页]

    [33]

    Wang Z J 2010 Modern Optical Technology Handbook (1st Edn.) (in Chinese) [王之江 2010 现代光学应用技术手册 (第1版) (北京:机械工业出版社) 第49, 212页]

    [34]

    Mu T K, Zhang C M, Ren W Y, Zhang L, Zhu B H 2011 Acta Phys. Sin. 60 070704 (in Chinese) [穆廷魁, 张淳民, 任文艺, 张霖, 祝宝辉 2011 物理学报 60 070704]

    [35]

    Zhang C M 2000 Ph. D. Dissertation (Xi'an: Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics) (in Chinese) [张淳民 2000 博士论文 (西安:中国科学院西安光学精密机械研究所)]

    [36]

    Azzam R M A, Bashara N M (Translated by Liang M J, Zhang F C, Wang G Y) 1986 Ellipsometry and Polarized (1st Edn.) (Beijing: Science Press) p38 (in Chinese) [阿查姆, 巴夏拉著 (梁民基, 张福初, 王广阳 译) 1986 椭圆偏振测量术和偏振光 (第1版) (北京:科学出版社) 第38页]

  • [1] 高晨栋, 赵明琳, 卢德贺, 窦健泰. 基于双层多指标优化的水下偏振成像技术. 物理学报, 2023, 72(7): 074202. doi: 10.7498/aps.72.20222017
    [2] 刘劼, 陈伟, 杨秋琳, 穆根, 高昊, 申滔, 杨思华, 张振辉. 偏振光声成像技术的研究与发展. 物理学报, 2023, 72(20): 204202. doi: 10.7498/aps.72.20230900
    [3] 才啟胜, 黄旻, 韩炜, 丛麟骁, 路向宁. 外差式偏振干涉成像光谱技术研究. 物理学报, 2017, 66(16): 160702. doi: 10.7498/aps.66.160702
    [4] 权乃承, 张淳民, 穆廷魁. 基于孔径分割与视场分割的通道型成像光谱偏振技术. 物理学报, 2016, 65(8): 080703. doi: 10.7498/aps.65.080703
    [5] 杨华斌, 仝丽, 朱逸伦. 先进微波成像诊断技术中高通滤波板的优化设计. 物理学报, 2015, 64(16): 165202. doi: 10.7498/aps.64.165202
    [6] 李克武, 王志斌, 杨常青, 张瑞, 王耀利, 宋雁鹏. 基于声光滤光和液晶相位调谐的高光谱全偏振成像新技术. 物理学报, 2015, 64(14): 140702. doi: 10.7498/aps.64.140702
    [7] 李祺伟, 张淳民, 魏宇童, 陈清颖. 偏振型干涉成像光谱仪中Savart偏光镜通光孔径的研究. 物理学报, 2015, 64(22): 224206. doi: 10.7498/aps.64.224206
    [8] 李杰, 朱京平, 齐春, 郑传林, 高博, 张云尧, 侯洵. 静态傅里叶变换超光谱全偏振成像技术. 物理学报, 2013, 62(4): 044206. doi: 10.7498/aps.62.044206
    [9] 李杰, 朱京平, 张云尧, 刘宏, 侯洵. 光谱分辨率可调的新型干涉成像光谱技术研究. 物理学报, 2013, 62(2): 024205. doi: 10.7498/aps.62.024205
    [10] 穆廷魁, 张淳民, 任文艺, 张霖, 祝宝辉. 偏振干涉成像光谱仪的视场展宽设计与分析. 物理学报, 2011, 60(7): 070704. doi: 10.7498/aps.60.070704
    [11] 陈陶, 梁忠诚, 钱晨, 徐宁. 基于电润湿微棱镜技术的可调光衰减器特性分析. 物理学报, 2010, 59(11): 7906-7910. doi: 10.7498/aps.59.7906
    [12] 张淳民, 刘宁, 吴福全. 偏振干涉成像光谱仪中格兰-泰勒棱镜全视场角透过率的分析与计算. 物理学报, 2010, 59(2): 949-957. doi: 10.7498/aps.59.949
    [13] 吴海英, 张淳民, 赵葆常, 李英才. 改型Wollaston棱镜的光程差及其特性分析. 物理学报, 2009, 58(3): 1642-1647. doi: 10.7498/aps.58.1642
    [14] 穆廷魁, 张淳民, 赵葆常. 偏振干涉成像光谱仪中Wollaston棱镜光程差及条纹定位面的精确计算与分析. 物理学报, 2009, 58(6): 3877-3886. doi: 10.7498/aps.58.3877
    [15] 吴海英, 张淳民, 赵葆常. 基于组合Wollaston棱镜成像光谱仪的视场扩大原理分析. 物理学报, 2009, 58(2): 930-935. doi: 10.7498/aps.58.930
    [16] 杜 娟, 张淳民, 赵葆常, 孙 尧. 稳态大视场偏振干涉成像光谱仪中视场补偿型Savart偏光镜透射率研究. 物理学报, 2008, 57(10): 6311-6318. doi: 10.7498/aps.57.6311
    [17] 吴海英, 张淳民, 赵葆常. 新型偏振干涉成像光谱仪中格兰-泰勒棱镜像质分析与评价. 物理学报, 2008, 57(6): 3499-3505. doi: 10.7498/aps.57.3499
    [18] 彭志红, 张淳民, 赵葆常, 李英才, 吴福全. 新型偏振干涉成像光谱仪中Savart偏光镜透射率的研究. 物理学报, 2006, 55(12): 6374-6381. doi: 10.7498/aps.55.6374
    [19] 唐远河, 张淳民, 刘汉臣, 陈光德, 贺 健. 基于镀膜四面角锥棱镜技术的上层大气风场探测研究. 物理学报, 2005, 54(9): 4065-4071. doi: 10.7498/aps.54.4065
    [20] 曹念文, 刘文清, 张玉钧. 偏振成像技术提高成像清晰度、成像距离的定量研究. 物理学报, 2000, 49(1): 61-66. doi: 10.7498/aps.49.61
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-05-18
  • 修回日期:  2012-06-27
  • 刊出日期:  2012-12-05

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