1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 应用光学国家重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学 材料与光电研究中心, 北京 100049
3 东北师范大学 物理学院, 吉林 长春 130033
微偏振阵列是分焦平面偏振计的核心元件。相较于纳米线栅阵列, 液晶偏振阵列有着设计灵活、工艺简便、性能稳定等独特优势, 有望实现高性价比、高精准度的偏振测量与成像。本文综述了近年来国内外科研团队针对液晶微偏振阵列展开的研究, 系统阐述了基于宾主型、偏振旋转型和相位延迟型3大类液晶偏振阵列的器件结构和工作原理, 不同的液晶排列结构可以实现从单一线偏振到全Stokes矢量的测量和成像, 最后讨论了液晶微偏振阵列与偏振探测技术相结合的发展趋势和应用中面临的挑战。
液晶器件 微偏振阵列 光控取向 分焦平面偏振成像 liquid crystal device micropolarizer array photoalignment division of focal-plane polarization imaging
郝佳 1,2,3王燕 1,2,3周奎 1,2,3余晓畅 1,2,3虞益挺 1,2,3,*
1 西北工业大学 深圳研究院，广东深圳58057
2 西北工业大学 空天微纳系统教育部重点实验室，陕西西安71007
3 西北工业大学 陕西省微纳机电系统重点实验室，陕西西安710072
作为分焦平面型偏振成像系统的核心光学器件，微偏振阵列（Micropolarizer Array，MPA）对场景目标偏振信息的重构有着重要影响。针对传统2×2 MPA存在的图像分辨率损失和瞬时视场误差等问题，以及现有模型仅能设计2×N系列MPA的局限性，基于傅里叶频域提出了一种可涵盖2×N系列和N×N对角系列MPA排布模式的设计模型，并优化设计了3种新型对角排布的MPA。通过理论分析、外场实验和数值模拟对已有的MPA及新设计的MPA的重构性能进行了定性分析与定量测试。实验结果表明：利用2×2×2 MPA重构的S0，S1，S2及线偏振度图像在定量测试和视觉效果方面最优，而对于单探测器的快照式成像系统，新型3×3 MPA获得的重构效果最佳。本文改进模型的应用和新型MPA的提出可为多样化和高性能MPA的制备提供理论依据，促进了DoFP偏振成像系统的工程实际应用。
偏振成像 傅里叶频域 微偏振阵列 数值仿真 图像重构 polarization imaging Fourier domain micropolarizer array numerical simulation image reconstruction 光学 精密工程
2021, 29(10): 2363
1 南京理工大学电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
2 南京理工大学先进固体激光工业和信息化部重点实验室, 江苏 南京 210094
3 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所, 江苏 南京 210042
光谱偏振成像技术可同步测量目标的空间信息、光谱成分和偏振特性分量,在天文物理研究、大气成分的探测和生物医学等领域具有巨大的发展潜力。偏振信息的同步获取通常牺牲光谱成像的空间分辨率,为避免光谱成像空间分辨率的降低,提出基于双通道剪切干涉的高光谱偏振成像方法。利用双矩形干涉器实现双通道剪切干涉,两个通道分别进行高分辨率干涉光谱成像以及基于微偏振阵列的光谱偏振成像。分析了双通道剪切干涉以及基于微偏振阵列调制的傅里叶变换光谱偏振成像原理,论述了光谱信息反演方法以及偏振信息提取方法。搭建了实验装置,对实际场景目标进行光谱偏振成像实验,获得了目标的高空间分辨率光谱图像和偏振分量信息。研究表明,该高光谱偏振成像技术可同步进行偏振成像测量和高分辨率光谱成像测量。
成像系统 干涉光谱成像 偏振成像 双通道横向剪切 微偏振阵列 光学学报
2017, 37(10): 1011002
1 南京理工大学 先进固体激光工业和信息化部重点实验室, 江苏 南京210094
2 南京理工大学 电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
光谱和偏振辐射特性是实现精细目标识别的重要光学参量, 融合光谱和偏振信息分量的光谱偏振成像探测技术有效利用两者的互补性, 提高在复杂背景环境下的目标识别能力, 在环境监测、**侦察和大气分析等领域具有巨大的发展潜力。围绕目标的光谱和偏振信息探测问题, 研究了一种基于微偏振阵列的干涉型高光谱偏振成像技术。在研究Sagnac干涉型高光谱成像技术的基础上, 利用微偏振阵列调制原理引入Stokes偏振分量信息探测。通过分析系统的工作原理, 设计了系统的干涉成像光路模型, 并对光谱信息反演方法以及偏振信息提取方法进行了讨论分析。搭建了实验装置, 对实际场景目标进行了光谱偏振成像实验, 得到了较好的实验结果。研究表明: 该光谱偏振成像技术不仅具有高光通量、高光谱分辨率的优点, 而且能够实现偏振信息的同步获取。
光谱学 傅里叶变换 偏振成像 微偏振阵列 spectroscopy Fourier transform polarization imaging micro-polarization array 红外与激光工程
2017, 46(1): 0138003
1 西安工业大学光电工程学院，陕西 西安 710021
2 西安应用光学研究所，陕西 西安 710065
3 中国兵器豫西工业集团公司，河南 南洋 473000
偏振探测技术己经成为一种重要的探测手段，其机理研究对可见及近红外偏振探测的实际应用和结果分析具有重要的理论指导意义。随着微透镜阵列技术飞速的发展，微透镜阵列偏振探测器成为了新型的探测器。很多文献对微透镜阵列偏振探测器的研究仅限设计及光学性能分析方面，但并没有给偏振度等效噪声评价的精确理论公式。针对微透镜阵列偏振探测器模型分析了探测器尺寸、偏振片消光比、入射光源的偏振和像素间串扰等因素，给出了偏振度等效噪声的精确理论公式，并用计算机进行了模拟分析。该研究对微透镜阵列偏振探测器性能提高具有重要的指导意义。
偏振度 噪声 微偏振阵列 焦平面阵列 degree of polarization noise micro-polarizer array focal plane array
