1 西安电子科技大学 物理与光电工程学院, 陕西 西安 710071
2 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
海面的强镜面反射导致强烈太阳耀光, 造成海面目标探测中目标丢失.针对该问题, 利用渥拉斯顿棱镜的分光特性及海面杂波的偏振特性, 设计了一种中波红外实时偏振成像系统, 经分光在同一探测器上获得两幅偏振态相互正交的目标场景偏振子图像.并通过偏振子图像计算场景偏振度, 结合目标与背景的偏振特性差异, 为准确识别目标提供依据.结果表明, 该系统能够有效抑制太阳耀光, 并能够充分利用偏振度实现目标探测.
太阳耀光 中波红外 偏振成像 渥拉斯顿棱镜 sun glint mid-infrared polarization imaging Wollaston prism
1 曲阜师范大学 山东省激光偏光与信息技术重点实验室,曲阜 273165
2 曲阜师范大学 物理工程学院 激光研究所,曲阜 273165
为了对一种修正式对称分束Wollaston棱镜的分束特性进行系统分析,利用折射定律和菲涅耳公式,以632.8nm波长为例,给出了出射光与水平方向的夹角随修正角、结构角之间的变化关系曲线、光强分束比随结构角的变化关系以及入射角对棱镜分束角和出射光束对称性的影响曲线。结果表明,通过对出射端面的修正可以实现Wollaston棱镜的严格对称分束; o光、e光分束角主要取决于棱镜结构角,受棱镜修正角影响较小;光强分束比随结构角的增大变化幅度较小; 当光线以小角度入射时,入射角主要影响棱镜分束角对称性; 入射角在-3°~3°之间变化时,两出射光线的不对称度小于6°,可以保证较好的对称分束效果。该研究为该棱镜的设计和应用提供了理论指导。
光学器件 渥拉斯顿棱镜 入射角 结构角 分束角 分束比 optical devices Wollaston prism incident angle structure angle beam-splitting angle beam-splitting radio
广东工业大学 物理与光电工程学院,广州 510006
提出一种实现偏振差分干涉成像的新方法。该方法利用微透镜阵列和渥拉斯顿棱镜,实现一次成像就能获取目标的平行和垂直偏振分量的光谱图像,且具有无机械运动部件和共光路的优点。通过理论分析和模拟仿真,获取复色光以及632.8 nm的单色光的正交偏振分量的光谱图像。仿真分析表明,该方法能够有效地同时获得目标的差分偏振光谱图,有利于实现实时探测目标的偏振光谱信息。
偏振 微透镜阵列 渥拉斯顿棱镜 傅里叶变换光谱技术 polarization microlens array Wollaston prism Fourier transform spectroscopy
北京理工大学光电学院, 光电成像技术与系统教育部重点实验室, 北京 100081
为了实现对动态目标场景的偏振成像，设计了双分离渥拉斯顿棱镜同时偏振成像系统。该系统将分振幅与分孔径相结合，在两个探测器上同时获得四幅偏振分量图像，实现动态场景的偏振成像。在简述系统设计原理的基础上，重点介绍系统光学系统、核心器件以及系统光机结构的设计，并分析系统的偏振成像实验。实验结果表明：系统偏振分光性能较好，四幅8 bit偏振消光图像的残留灰度均在15以下；外触发信号同步控制透射和反射光路，系统最高帧频可达90 Hz，在帧频为25 Hz时同步采集了动态场景的偏振图像，并分析了场景的偏振度和偏振方位角信息，实现了动态场景的偏振成像；系统能够对最近成像距离以外的任意距离的目标清晰成像，系统分辨率达到76.9 cyc/mrad。
成像系统 同时偏振成像 渥拉斯顿棱镜 光机设计
曲阜师范大学 激光研究所 山东省激光偏光与信息技术重点实验室, 曲阜 273165
为了拓展成像光谱仪的紫外光谱范围，设计了以高温相偏硼酸钡晶体为双折射材料的渥拉斯顿棱镜。采用计算机模拟的方法进行了理论分析，取得了参量数据图。偏硼酸钡渥拉斯顿棱镜的分束角在紫外区随波长变长呈非线性关系，但在小结构角的情况下有利于整个光谱区内分束角的稳定; 棱镜结构角加大会使视场角变小，增大棱镜的结构角和宽度有利提高光谱分辨率。结果表明，当在紫外光至可见光波段使用时，高温相偏硼酸钡渥拉斯顿棱镜设计厚度为6mm～8mm，结构角不大于15°，入射角控制在1°内比较合适。这一结果为进一步研制可用于紫外光谱范围的成像光谱仪提供了必要的理论依据。
物理光学 渥拉斯顿棱镜 偏振干涉 高温相偏硼酸钡 分束角 光程差 physical optics Wollaston prism polarization interference α-BBO splitting angle optical path difference
1 中国科学院 西安光学精密机械研究所, 陕西 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京100049
为了实现上下不同平面内仪器方位角的快速测量, 基于磁光调制和偏振分束构建了一种角度测量系统。根据偏振光的琼斯矢量描述方法推导出了系统的测角模型, 并采用“差除和”的办法消除光源波动以提高测角精度。分析了渥拉斯顿棱镜的两路光信号透射比与入射角、方位角的关系及其对测量结果的影响, 讨论了由双光路光电器件的光信号衰减、器件漂移和电路性能的不同带来的增益差异与测量结果的相关性。最后, 提出了采用磁光调制的方法来消除两路信号的透射比系数和增益系数的差, 从而提高仪器测量精度。实际系统测量实验表明：系统完成测角时间为15 s, 在+8°～-8°内测角精度优于5″。结果显示该系统具有稳定性高、测角速度快、精度高等特点。
偏振光 磁光调制 方位角测量 渥拉斯顿棱镜 polarized light magneto-optical modulation azimuth measurement Wollaston prism
北京理工大学 光电学院 光电成像技术与系统教育部重点实验室, 北京 100081
偏振成像技术将景物的偏振信息转化为二维图像信息, 从而可以和灰度图像一样对目标景物进行场景特征分析。介绍了基于斯托克斯矢量的偏振成像原理。按照获取斯托克斯矢量方法的不同, 分别介绍了偏振片起偏、偏振棱镜分光和可变延迟波片调制三类分时偏振成像方式, 分振幅、分孔径、分焦平面三种同时偏振成像方式。结合我国的制造水平, 设计了双CCD渥拉斯顿棱镜同时偏振成像实验系统, 并采集了实验图像。分析了各种偏振成像方式的优缺点。指出了偏振激光照明主动偏振成像、光谱偏振成像是偏振成像仪器进一步的发展方向。
偏振成像 分时偏振成像 同时偏振成像 渥拉斯顿棱镜 imaging polarimetry division of time polarimetry simultaneous imaging polarimetry Wollaston prism
1 曲阜师范大学 激光研究所，曲阜 273165
2 曲阜师范大学 物理系，曲阜 273165
为了得到对称分束的偏光棱镜，采用了对常规渥拉斯顿棱镜进行改进的方法，即通过修正o光束的出射端面来实现对称分束。得到了o光束出射端面的修正角与棱镜的结构角之间的关系式。以632．8nm波长为例分析了。光束出射端面的修正角与棱镜的结构角之间的关系曲线和修正角与波长的关系曲线。结果表明，此种设计既可实现对称输出，并且具有设计简单，加工方便等特点。
激光技术 偏光分束镜 渥拉斯顿棱镜 对称分束 laser technique beam splitting prism Wollaston prism symmetric beam splitting
1 曲阜师范大学 激光研究所，曲阜 273165
2 复旦大学 物理系，上海 200433
为了使渥拉斯顿棱镜具有更好的透射性能，从理论上分析了光学胶折射率对渥拉斯顿棱镜透射光光强分束比、总透射比的影响，得到了关于光学胶折射率与棱镜透射光光强分束比及总透射比的关系式，并拟合出了关系曲线。结果表明，光学胶折射率对渥拉斯顿棱镜的光强分束比和总透射比均有影响；且无论棱镜的结构角是大是小，光强分束比为1和总透射比的最大值对应着同一光学胶折射率，对633nm的光而言，此折射率值为1．570。这一结果对优化渥拉斯顿棱镜的性能是非常重要的。
光学器件 光学胶折射率 渥拉斯顿棱镜 光强分束比 光强透射比 optical devices refractive index of cement Wollaston prism splitting ratio total transmission
1 上饶师范学院物理系,上饶,334001
2 四川大学光电科学技术系,成都,610064
从分析五角棱镜的角度制造误差产生的光学平行差入手,建立起五角棱镜的光输出平面波前与运动误差和角度制造误差产生的扫描激光束转向的波前改变量之间的关系.采用渥拉斯顿棱镜型双频激光干涉仪实时测量五角棱镜的运动误差,即可计算出扫描激光束转向的波前误差,以便在大型望远系统波前测量时对此误差加以修正.
五角棱镜 波前 角度制造误差 光学平行差 运动误差 棱镜转动定理 渥拉斯顿棱镜 双频激光干涉仪
