第36卷，第5期 2016年5月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 36, No. 5, pp1549-1553
May,2016
基于双AOTF的新型成像光谱偏振探测系统
张瑞1.2，3，陈友华1.2.3+，李世伟1,2.3，王志斌1,2，3*，温廷敦23，王耀利1.2.3，李克武1,2，3
1.电子测试技术重点实验室，山西太原030051
2.仪器料学与动态测试教育部重点实验室，山西太原030051
3.中北大学山西省光电信息与仪器工程技术研究中心，山西太原030051
摘要声光可调谐滤波器（AOTF)具有体积小、波长稳定性好、扫描范围宽、调制速度快等优点，在光谱成像中被广泛应用，但单独采用AOTF的成像光谱偏振探测还较少。为此提出只采用两个AOTF的成像光谱偏振探测新方法。该方法首先通过分束镜将人射光分成两束，两束光分别通过两个AOTF，而两个AOTF 的正一级衍射光的偏振方向互成45°，由于AOTF的正一级循射光的偏振方向互相垂直，因此两个AOTF 的正负一级分别可得到0°，45°，90*和135°的光强，在测量中需保持两个AOTF的滤光所对应的波长完全相等。取后通过对两个AOTF的正负一级衍射成像，最终得到Stokes偏振信息中S（0"和90"光强和）、S（0 和90°光强差）和S：（45°和135°光强差），结合相应的理论公式对被测目标的线偏振度（DoLP)和线偏振角（AoLP)实现成像，再通过对AOTF的射频驱动进行扫频，实现对被测目标不同波长偏振成像，最终实现成像光谱偏振探测，并通过对500，550和600nm偏振成像进行实验验证。该方法具有无运动部件、无需转动、一次测量同时获得成像光谱偏振信息的优点。
关键词成像光谱偏振；双AOTF；Stokes参量；衍射光
中图分类号：TH744.1
引言
文献标识码：A
DOI: 10. 3964/j. issn. 10000593(2016)05-154905
该方法有无运动部件、无需转动、一次测量同时获得成像、偏振和光谱信息的优点。
成像光谱偏振测量技术是将空间信息、光谱、偏振信息
司时获得的一种技术，可以获得被测目标的空间信息、光谱信息、偏振信息，其中偏振探测能提供强度探测无法提供的更多信息，确振探测有提高目标对比度、降低散射、提供各种形状方向信息的特点，利用目标与背录的偏振信息的不司，可以在复杂背录下更好的探测目标，提高识别目标的准确度。因此成像光谱偏振测量技术在环境检测、生物医学、工农业和天文等领域有非常重要的应用前景1-5}。由于 Stokes参量既可以表示全偏振光，也可表示部分偏振光和非偏振光，因此偏振特性主要用Stokes参量（S。，S，，S2，S,）T 表示
AOTF滤光器具有体积小、波长稳定性好、扫描范围
宽、调节速度快、衍射效率高、无运动部件等优点，在光谱成像中被广泛应用，但单独采用AOTF的偏振光谱成像还较少[}。为此本文提出采用两个AOTF的偏振光谱成像方法，
收稿日期：2014-12-09，修订日期：2015-03-28
1基本原理 1.1光的编振分析
因为完全偏振光、部分偏振光和非偏振光采用Stokes参量都可以表示，所以Stokes参量被广泛应用，Stokes参量S 为6
[S. 「 Io + Io = I4s* + Ius* = Ir + Ir S
s
s LS,L
Io Iso* I45* I135 I IR
(1)
其中，S表示光的总强度，S，表示光的0°和90°方向线偏振分量的强度差，S；表示光在45°和135°方向线偏振分量的强度差，S表示光的左旋圆偏振分量（I，）与右旋圆偏振分量(I）的强度差，完全偏振光满足：S。=S,十Sz十S部分偏振光满足：S>S，十S：十S，。自然界中主要是部分偏振光和
基金项目：国家自然科学基金仪器专项基金项目（61127015），国际科技合作项目（2013DFR10150)资助
e-mail; ruizhanghy@163. com
作者简介：张瑞，1987年生，中北大学山西省光电信息与仪器工程技术研究中心博士研究生
≥通讯联系人
e-mail: wangzhibin@ nuc. edu, cn; chenyh@ nuc. edu, cn