中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吕金光获国家专利权
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龙图腾网获悉中国科学院长春光学精密机械与物理研究所申请的专利空间调制傅里叶变换斯托克斯偏振光谱仪获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116067496B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-21发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310181657.1,技术领域涉及:G01J3/447;该发明授权空间调制傅里叶变换斯托克斯偏振光谱仪是由吕金光;梁静秋;郑凯丰;赵莹泽;赵百轩;陈宇鹏;王惟彪;秦余欣设计研发完成,并于2023-02-28向国家知识产权局提交的专利申请。
本空间调制傅里叶变换斯托克斯偏振光谱仪在说明书摘要公布了:本发明提供一种空间调制傅里叶变换斯托克斯偏振光谱仪,包括:望远系统、偏振调制系统、偏振干涉系统和成像系统;目标场景发出的目标光场入射至所述望远系统中,经过所述望远系统后所述目标光场被准直为平行光场入射至所述偏振调制系统;所述平行光场经过所述偏振调制系统后得到线偏振光场入射至所述偏振干涉系统;所述线偏振光场经过所述偏振干涉系统形成具有特定光程差分布特点的偏振干涉光场;所述偏振干涉光场入射至所述成像系统形成偏振干涉图;对所述偏振干涉图阵列进行斯托克斯通道滤波,并进行傅里叶变换,同时解调出所述目标光场各斯托克斯参量的光谱信息。解决了偏振光谱多维信息实时测量的问题。
本发明授权空间调制傅里叶变换斯托克斯偏振光谱仪在权利要求书中公布了:1.一种空间调制傅里叶变换斯托克斯偏振光谱仪,其特征在于,包括:望远系统、偏振调制系统、偏振干涉系统和成像系统; 目标场景发出的目标光场入射至所述望远系统中,经过所述望远系统后所述目标光场被准直为平行光场入射至所述偏振调制系统; 所述偏振调制系统包括:第一高阶相位延迟器、第二高阶相位延迟器和起偏器偏振片; 所述平行光场依次经过所述第一高阶相位延迟器、第二高阶相位延迟器进行偏振调制后得到调制光场,所述调制光场再通过所述起偏器偏振片后得到线偏振光场入射至所述偏振干涉系统;所述平行光场通过所述偏振调制系统后,其全部斯托克斯参量S0、S1、S2、S3被调制于强度参量S0分量中,从而使所述目标光场的偏振态被探测; 设: 所述目标光场的斯托克斯矢量为Sin,所述第一个高阶相位延迟器的穆勒矩阵为MR1,所述第二个高阶相位延迟器的穆勒矩阵为MR2,所述起偏器偏振片的穆勒矩阵为MP; 设: 所述目标光场的波数为ν,所述第一高阶相位延迟器和第二高阶相位延迟器晶体的o光和e光的折射率分别为no和ne,所述第一高阶相位延迟器的厚度为d1,所述第二高阶相位延迟器的厚度为d2; 则所述第一高阶相位延迟器的光程差为,相位延迟量为; 所述第二高阶相位延迟器的光程差为,相位延迟量为; 所述目标光场经过所述偏振调制系统后得到的所述线偏振光场的斯托克斯参量Sout为: 因此,在所述线偏振光场中的S0'参量中包含了所述目标光场的全部斯托克斯参量,并且各参量被不同的调制函数调制,即: ; 所述偏振干涉系统包括:分束器、横向多级微反射镜和纵向多级微反射镜; 所述线偏振光场经过所述分束器被分解为振幅相等的反射光束和透射光束分别入射至所述横向多级微反射镜和纵向多级微反射镜; 所述反射光束和透射光束分别入射至所述横向多级微反射镜和纵向多级微反射镜中分别产生横向相位调制和纵向相位调制后沿原路返回至所述分束器中,所述反射光束和透射光透过所述分束器出射的两束光束在所述分束器的出射位置处产生叠加干涉形成具有特定光程差分布特点的偏振干涉光场; 所述偏振干涉光场入射至所述成像系统形成偏振干涉图; 对所述偏振干涉图阵列进行斯托克斯通道滤波,并进行傅里叶变换,同时解调出所述目标光场各斯托克斯参量的光谱信息; 设: 所述横向多级微反射镜和纵向多级微反射镜的阶梯级数为N,其中一个多级微反射镜的阶梯高度为h1;则另一个多级微反射镜的阶梯高度为h2=N×h1,从而第一个多级微反射镜第m个阶梯与另一个多级微反射镜第n个阶梯形成的干涉光场单元对应的光程差Δ和相位差φ分别为: 由于所述成像系统采集的信号为出射光总光强信号,因此最终所述成像系统采集的干涉图信号I为: ; 利用欧拉公式对所述干涉图信号I进行展开,则所述目标光场干涉图信号I为: ; 所述目标光场的斯托克斯参量干涉图信号被调制成了以0、±φ2、±φ2-φ1和±φ2+φ1为中心的7个部分,将形成7个通道的干涉图,如下所示: C 0干涉图通道的中心位置位于Δ=0,仅包含S0参量; C 1干涉图通道的中心位置位于Δ=L2,仅包含S1参量; C 2干涉图通道的中心位置位于Δ=L2-L1,包含S2和S3参量; C 3干涉图通道的中心位置位于Δ=L2+L1,包含S2和S3参量; C -1干涉图通道的中心位置位于Δ=-L2,仅包含S1参量; C -2干涉图通道的中心位置位于Δ=-L2-L1,包含S2和S3参量; C -3干涉图通道的中心位置位于Δ=-L2+L1,包含S2和S3参量; C 0干涉图通道带通滤波的通带位于Δ=[-L2-L12,L2-L12],经过傅里叶变换得到S0参量的光谱为:; C 1干涉图通道带通滤波的通带位于Δ=[2L2-L12,2L2+L12],经过傅里叶变换得到S1参量的光谱为:; C 2干涉图通道带通滤波的通带位于Δ=[L2-L12,2L2-L12],经过傅里叶变换得到S2和S3参量的光谱为: ; ; 每个通道包含一个或两个斯托克斯参量信息,C0通道仅包含S0参量,C±1通道仅包含S1参量,C±2和C±3通道包含S2和S3参量,干涉图通道的中心位置分别位于0、±L2、±L2-L1和±L2+L1; 当所述第一高阶相位延迟器、第二高阶相位延迟器的厚度比为d1:d2=1:2时,所述干涉图的7个通道C0、C±1、C±2、C±3彼此分开,选择三个独立的通道对所述干涉图信号进行傅里叶变换,进而得到所述目标光场四个斯托克斯参量的光谱信息: 。
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