第35卷，第10期 2015年10月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
新型光谱调制偏振测量技术研究
赵佳，周峰，李欢，赵海博
北京空间机电研究所，北京100094
Vol.35,No.10 -pp2906-2910
October,2015
摘要光谱调制偏振测量技术是一种新型的偏振调制技术，通过由消色差/4波片、多级相位延退器和偏振器组成的调制模块，能够把人射光的偏振信息调制到光波的光谱维上，得到线偏振度和线偏振角量规律变化的正弦曲线。设计解调算法对偏振调制后的光谱进行解调，可以得到目标不同波长处的线偏振度、线偏振角、光谱及辐射信息。文中阐述了光谱调制偏振测量技术的基本原理，给出具体实现方案。设计解调算法，搭建实验平台并进行实验验证。实验结果表明该技术的正确性及实际应用的可行性。相对于传统的偏振调制方案，该方案无运动、电控部件，具有体积小、重量轻的优点，一次测量即可得到目标的偏振信息，而
关键词光学测量；光谱调制；偏振；遥感
中图分类号：TP73，TH744.1文献标识码：A
引言
偏振是光的固有属性，物体在与光相互作用过程中，由于目标物体表面结构、内部结构及人射光角度不同，都会产生由自身性质决定的特征偏振。获取偏振信息在国土资源期查、军事目标识别、军事目标伪装侦查3、农作物疾病诊断、海洋环境监测5、水色遥感、大气监测门等方面都具有非常重要的意义。偏振信息的获取方法主要有静态强度调制法，元件旋转法"}、分波前法”、电光调制法等。
静态强度调制法是近年来新兴的偏振调制方法，该方法通过在普通光谱仪的入射光路前端加上由两个延退器和一个检偏器组成的调制器，一次测量即可得到目标完整的 Stokes矢量元素谱，具有结构简单、紧凑、无转动部件的优点。本文所提出的光谱调制法与静态强度调制法类似，都是通过一组结构参数不同的波片及偏振片以达到对目标偏振光谱的调制作用，所不同的是光谱调制经解调后能够直接得到目标不同波长处的线偏振度及线偏振角信息，而不是获得
Stokes矢量的I，Q，U，V参量后再进行计算， 1调制原理
光谱调制偏振测量技术是一种新型的偏振调制技术，通
过偏振调制模块后人射光的线偏振信息被调制到光波的光谱收稿日期：2014-02-24，修订日期：2014-06-20
基金项目：总装预研基金项目（9140A21010112HT05248）资助
作者简介：赵佳，女，1989年生，北京空间机电研究所硕士研生
D0I : 10, 3964/j. issn., 1000-0593(2015 )10-2906-05
维上。调制模块由消色差/4波片、多级相位延退器和偏振器组成，如图1所示。偏振光经偏振调制模块后进入光谱仪，经解调可得目标不同波长处的线偏振度、线偏振角、强度及光谱信息。光谱调制只需一次测量即可得到所需的偏振信息，最大程度上降低了偏振寄生信号产生的可能性。
偏报调制模块
消色差入/4波片
多级相位延退器
频器
QQQQ
光疆仪
6
Fig.1
Polarization modulator for spectral modulation
偏振调制模块如图1所示。R1为消色差/4波片，快轴方向与水平方向成90°；R和R是厚度分别为d和d的多级相位延退器，R快轴方向与水平方向呈45°、R快轴方向与水平方向呈一45°；R为偏振器，其透光轴与水平方向成90°
出射光的Stokes矢量可以用联级稳穆勒矩阵(Muller)做如下表示
Sut = Miut Mits Mite Mu S.
其中Mr1，Mz，M:和M分别为消色差/4波片、多级相位延退器、偏振器的稳勒矩阵（Muller）。目标偏振光的Stokes
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