一種基于反射望遠系統(tǒng)的多光譜偏振掃描輻射計的光路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光學(xué)偏振測量技術(shù)領(lǐng)域，適用于大氣氣溶膠的偏振探測，尤其涉及一 種基于反射望遠系統(tǒng)的多光譜偏振掃描輻射計的光路。
【背景技術(shù)】
[0002] 在大氣遙感領(lǐng)域偏振測量被公認為描述氣溶膠粒子特性的關(guān)鍵技術(shù)。但偏振信 息用于氣溶膠探測需要將偏振信息作為角度及光譜的函數(shù)進行探測，即需要將散射光的偏 振，多光譜及多角度信息聯(lián)合，才能確切獲得氣溶膠的光學(xué)厚度及微物理特性。
[0003] 公知的氣溶膠探測偏振儀器，均設(shè)計有獲取多角度多光譜偏振信息的能力。一種 類型對角度信息的獲取困難，必須將儀器復(fù)制多次，如SPEX，MSPI。一種對偏振信息采用分 時測量，但時序效應(yīng)限制了其偏振測量精度，如POLDER/PARASOL。最后一類是采用分孔徑同 時偏振測量方法，偏振測量精度高，如RSP/APS，但由于分孔徑采用了多路平行的透射式望 遠系統(tǒng)，大量透鏡的使用，一方面增加了引入差異效應(yīng)的因素，包括各譜段的視場差異，透 過率差異，安裝應(yīng)力差異等，從而影響測量精度進而對加工安裝精度提出苛刻要求。另一方 面受折射材料及透射系統(tǒng)色差的影響，限制了每孔徑的譜段數(shù)量及光譜范圍。此外，晶體器 件及雙元探測器的使用也增加了系統(tǒng)成本及裝調(diào)難度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明目的就是為了彌補已有技術(shù)的缺陷，提供一種基于反射望遠系統(tǒng)的多光譜 偏振掃描福射計的光路。
[0005] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0006] -種基于反射望遠系統(tǒng)的多光譜偏振掃描福射計的光路，包括有前置掃描鏡組、 望遠系統(tǒng)和主測量光路，所述的前置掃描鏡組是由安裝在遙感平臺上的兩片正交的平面反 射鏡一和平面反射鏡二組成的，所述的望遠系統(tǒng)包括有主鏡、次鏡和視場光闌，所述的次鏡 位于主鏡之前并開有入光孔，所述的主鏡和次鏡均為凹拋物面反射鏡，所述的主測量光路 包括有偏振器件、多個分色片、多個反射片、多個聚焦透鏡、多個窄帶濾光片和多個探測器， 由平面反射鏡一入射的光反射到平面反射鏡二上，平面反射鏡二將光入射到主鏡上并聚焦 于視場光闌，再經(jīng)次鏡平行出射到所述的偏振器件上，在偏振器件的后方依次放置多個分 色片和多個反射片，經(jīng)過偏振器件的光分別入射到每個分色片和反射片上，經(jīng)過每個分色 片和反射片的光再分別經(jīng)過多個聚焦透鏡和窄帶濾光片進入多個探測器中。
[0007] 所述的平面反射鏡一、平面反射鏡二、主鏡、次鏡的反射膜層均為銀膜，主鏡和次 鏡的光線入射角和出射角均小于20°。
[0008] 所述的偏振器件為寬帶偏振片；所述的分色片為二向色型長波通濾光片；所述的 探測器為單元探測器。
[0009] 前置掃描組的目的是使兩片反射鏡的偏振效應(yīng)相互抵消，從而不改變?nèi)肷涔獾钠?振態(tài)。繞望遠系統(tǒng)光軸旋轉(zhuǎn)反射鏡組，沿平臺移動方向掃描可獲取多角度信息，垂直平臺移 動方向掃描可獲取圖像?目息。
[0010] 望遠系統(tǒng)的作用是為后續(xù)所有探測譜段提供重合的視場，且要求有較低的偏振效 應(yīng)，即不改變?nèi)肷涔獾钠駪B(tài)。
[0011] 主測量光路由偏振器件，分色/反射片，聚焦系統(tǒng)及探測器組成，用于完成多光譜 偏振信息的測量。多條主測量光路排布在望遠系統(tǒng)的出射面形成分孔徑，偏振信息的測量 通過在多條相同的主測量光路中放置不同參數(shù)的偏振器件，同時獲得求解偏振量所需的多 個強度量，進而求解偏振信息。分色/反射片形成多個光譜通道。主測量光路分孔徑的位 置數(shù)量以及每條主測量光路中的光譜通道數(shù)可根據(jù)空間及測量要求選擇。
[0012] 本發(fā)明的優(yōu)點是：本發(fā)明由于采用了反射式望遠系統(tǒng)，減少了影響偏振測量精度 的差異因素，系統(tǒng)殘余偏振小，且具有寬的光譜范圍，靈活的譜段數(shù)量及位置，高的系統(tǒng)透 過率，低的加工安裝精度及系統(tǒng)成本。
【附圖說明】
[0013] 圖1為本發(fā)明的光路原理圖。
[0014] 圖2為本發(fā)明各孔徑在主次鏡的光跡投影。
【具體實施方式】
[0015] 如圖1所示，一種基于反射望遠系統(tǒng)的多光譜偏振掃描輻射計的光路，包括有前 置掃描鏡組、望遠系統(tǒng)和主測量光路，所述的前置掃描鏡組是由安裝在遙感平臺上的兩片 正交的平面反射鏡一 1和平面反射鏡二2組成的，所述的望遠系統(tǒng)包括有主鏡3、次鏡4和 視場光闌5,所述的次鏡4位于主鏡3之前并開有入光孔，所述的主鏡3和次鏡4均為凹拋 物面反射鏡，所述的主測量光路包括有偏振器件6、多個分色片7、多個反射片8、多個聚焦 透鏡9、多個窄帶濾光片10和多個探測器11，由平面反射鏡一 1入射的光反射到平面反射 鏡二2上，平面反射鏡二2將光入射到主鏡3上并聚焦于視場光闌5,再經(jīng)次鏡4平行出射 到所述的偏振器件6上，在偏振器件6的后方依次放置多個分色片7和多個反射片8,經(jīng)過 偏振器件6的光分別入射到每個分色片7和反射片8上，經(jīng)過每個分色片7和反射片8的 光再分別經(jīng)過多個聚焦透鏡9和窄帶濾光片10進入多個探測器11中。
[0016] 所述的平面反射鏡一 1、平面反射鏡二2、主鏡3、次鏡4的反射膜層均為銀膜，主鏡 3和次鏡4的光線入射角和出射角均小于20°。
[0017] 所述的偏振器件6為寬帶偏振片；所述的分色片7為二向色型長波通濾光片；所 述的探測器11為單元探測器。
[0018] 圖1是本發(fā)明的一個具體實施例，其平面反射鏡一 1需繞Y軸方向順時針或逆時 針旋轉(zhuǎn)90°，與平面反射鏡二2正交，達到消偏效果，兩面反射鏡膜層均為銀反射膜。
[0019] 望遠系統(tǒng)采用了兩鏡無焦系統(tǒng)，由主鏡3,次鏡4及視場光闌5組成，主次鏡均為凹 拋物面反射鏡且鍍有銀反射膜，次鏡中心開有系統(tǒng)入光孔，經(jīng)掃描鏡組的入射光經(jīng)主鏡聚 焦于公共視場光闌5后，經(jīng)次鏡4平行出射。主次鏡光線入/出射角度小于15°，以保證較 低的偏振效應(yīng)。
[0020] 偏振片放置在主測量光路的最前方且為系統(tǒng)的入瞳位置，實施例中分孔徑的數(shù)量 為九，并在主次鏡上均勻分布，如圖2所示。每條主光路的譜段數(shù)為三，即使用了兩片分色 片7,最后一片為反射片8,主光路的譜段數(shù)量影響系統(tǒng)總長。系統(tǒng)的光譜范圍受偏振片的 工作波長范圍制約，光譜通道數(shù)受分色片參數(shù)及孔徑數(shù)量影響。
[0021] 偏振信息的測量通過在每三條相同的主測量光路中使偏振片方位分別為0°， 60°，120°，每譜段對應(yīng)的三個單元探測器可同時測量三個偏振方向線偏振光對應(yīng)的強度 量，根據(jù)公式1可求解入射光的線偏振信息。
【主權(quán)項】
1. 一種基于反射望遠系統(tǒng)的多光譜偏振掃描輻射計的光路，其特征在于：包括有前置 掃描鏡組、望遠系統(tǒng)和主測量光路，所述的前置掃描鏡組是由安裝在遙感平臺上的兩片正 交的平面反射鏡一和平面反射鏡二組成的，所述的望遠系統(tǒng)包括有主鏡、次鏡和視場光闌， 所述的次鏡位于主鏡之前并開有入光孔，所述的主鏡和次鏡均為凹拋物面反射鏡，所述的 主測量光路包括有偏振器件、多個分色片、多個反射片、多個聚焦透鏡、多個窄帶濾光片和 多個探測器，由平面反射鏡一入射的光反射到平面反射鏡二上，平面反射鏡二將光反射到 主鏡上并聚焦于視場光闌，再經(jīng)次鏡平行出射到所述的偏振器件上，在偏振器件的后方依 次放置多個分色片和多個反射片，經(jīng)過偏振器件的光分別入射到每個分色片和反射片上， 經(jīng)過每個分色片和反射片的光再分別經(jīng)過多個聚焦透鏡和窄帶濾光片進入多個探測器中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于反射望遠系統(tǒng)的多光譜偏振掃描輻射計的光路，其 特征在于：所述的平面反射鏡一、平面反射鏡二、主鏡、次鏡的反射膜層均為銀膜，主鏡和次 鏡的光線入射角和出射角均小于20°。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于反射望遠系統(tǒng)的多光譜偏振掃描輻射計的光路，其 特征在于：所述的偏振器件為寬帶偏振片；所述的分色片為二向色型長波通濾光片；所述 的探測器為單元探測器。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于反射望遠系統(tǒng)的多光譜偏振掃描輻射計的光路，包括有前置掃描鏡組、望遠系統(tǒng)和主測量光路，前置掃描鏡組是由安裝在遙感平臺上的兩片正交的平面反射鏡一和平面反射鏡二組成的，平面反射鏡一和平面反射鏡二的膜層均為銀反射膜，望遠系統(tǒng)包括有主鏡、次鏡和視場光闌，所述的主鏡和次鏡均為凹拋物面反射鏡且鍍有銀反射膜，主測量光路包括有偏振器件、多個分色片、多個反射片、多個聚焦透鏡、多個窄帶濾光片和多個探測器。本發(fā)明由于采用了反射式望遠系統(tǒng)，減少了影響偏振測量精度的差異因素，系統(tǒng)殘余偏振小，且具有寬的光譜范圍，靈活的譜段數(shù)量及位置，高的系統(tǒng)透過率，低的加工安裝精度及系統(tǒng)成本。
【IPC分類】G01N21-19, G01J4-00
【公開號】CN104634742
【申請?zhí)枴緾N201510059384
【發(fā)明人】宋茂新, 孫曉兵, 洪津, 孫亮
【申請人】中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年2月4日