基于海雾多层介质环境的双波段偏振特性测试系统技术方案

基于海雾多层介质环境的双波段偏振特性测试系统，属于偏振传输特性领域。双波段偏振光产生分系统可产生532nm和1064nm的双波段偏振光，采用海雾环境传输模拟分系统，模拟海面垂直方向上的海洋环境。双波段偏振光通过模拟的海雾多层介质环境传输后，通过海雾环境传输模拟分系统上开设的散射光学窗口，再进入到双波段偏振特性探测分系统，计算机分系统获取并分析海雾环境传输模拟分系统、双波段偏振特性探测分系统的信息，完成双波段光在复杂多层海雾环境下的偏振传输特性测试研究。本实用新型专利技术能探究双波段光在多层海雾环境下的偏振传输特性并能分析双波段偏振光束的成像特性，为实现海洋环境下的偏振目标成像探测能力提升奠定理论和技术基础。

【技术实现步骤摘要】
基于海雾多层介质环境的双波段偏振特性测试系统
本技术属于偏振传输特性测试
，特别是涉及到一种基于海雾多层介质环境的双波段偏振特性测试系统。
技术介绍
海雾是我国沿海地区最常见的一种自然现象,海雾形成时,由于增湿或降温使空气达到饱和或接近饱和状态而形成的水滴或冰晶悬浮在空气中,使目标物发出的光线被吸收、散射或折射,模糊目标物与其背景,使海航交通受阻、严重干扰了无线通信、卫星遥感，给国民经济造成影响。偏振作为独立于光强和波长的光的又一固有特性,可分辨从物体散射出的光的不同偏振差异,具有信息载体作用,蕴含着大量的其它光学特性所不具有的信息。在烟、雾等特定传输环境下探测距离更远,具有穿烟透雾、辨别真伪、凸显目标的能力。近年来随着科技的迅速发展，在光电侦察这一领域内，CCD相机成为侦察设备的主流。它具有频谱宽、可实时传输、不用冲洗、并可以通过计算机直接处理图像等诸多优点。偏振成像由于在强度成像基础上增加了强度与光谱不能反映的偏振维度信息,为偏振光偏振特性的探究提供有效的依据。沿海地区一年大部分时间被海雾笼罩，严重影响了海航交通以及我国海洋安全，因而在这种特定介质中对偏振传输特性进行研究对实际探测具有重要的研究意义。许多研究者对偏振传输特性的研究多停留在均匀同一介质环境,但在实际测试环境中,海面上垂直方向的海雾环境是复杂且并非单一介质。因此，针对多层的复杂海雾环境，亟需一个新的技术方案，来完成红外波段和蓝绿波段光在复杂多层海雾环境下的偏振传输特性测试研究。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是：提供基于海雾多层介质环境的双波段偏振特性测试系统，研究双波段偏振光经过海雾多层介质环境后的偏振传输特性以及获取双波段偏振光在此环境下的光束图像，利用蓝绿波段的激光探测水下目标具有一定的海水穿透能力,且方向性好、不易被敌人截获，具有光学探测精度高、可成像探测等优点为实现海洋环境下的偏振目标成像探测能力提升奠定理论和技术基础。基于海雾多层介质环境的双波段偏振特性测试系统，其特征是：包括双波段偏振光产生分系统、海雾环境传输模拟分系统、偏振特性探测分系统以及计算机分系统，所述双波段偏振光产生分系统包括同光轴设置的可调谐激光器、积分球、偏振片Ⅰ以及滤光片Ⅰ，所述可调谐激光器出射光线入射至积分球，光线在积分球内被均匀反射和漫射后，出射至偏振片Ⅰ，经偏振片Ⅰ起偏获得偏振光，偏振光经过滤光片Ⅰ出射为光线均匀的波长偏振光；所述海雾环境传输模拟分系统与双波段偏振光产生分系统同光轴，海雾环境传输模拟分系统包括四个环境模拟箱体，沿光线传播方向，第一个环境模拟箱体的光轴方向上一侧设置有入射光学窗口Ⅰ，另一侧设置有散射光学窗口Ⅱ，内部设置有海水；第二个环境模拟箱体的光轴方向上设置有散射光学窗口Ⅲ，内部设置有盐雾发生器；第三个环境模拟箱体的光轴方向上设置有散射光学窗口Ⅳ，内部设置有超声波雾化器；第四个环境模拟箱体的光轴方向上设置有散射光学窗口Ⅴ，内部设置有气溶胶发生器；所述双波段偏振光产生分系统出射波长偏振光，经入射光学窗口Ⅰ、散射光学窗口Ⅱ、散射光学窗口Ⅲ、散射光学窗口Ⅳ以及散射光学窗口Ⅴ，出射至偏振特性探测分系统；所述偏振特性探测分系统包括半反半透镜、偏振光束成像装置以及偏振特性探测装置，所述半反半透镜设置在海雾环境传输模拟分系统的出射光路上；所述偏振光束成像装置设置在半反半透镜的透射光路上；所述偏振特性探测装置设置在半反半透镜的反射光路上；所述计算机分系统通过数据线分别与海雾环境传输模拟分系统以及偏振特性探测分系统连接。所述可调谐激光器产生激光波长为532nm和1064nm。所述半反半透镜的反射能量与透射能量比为1:1。所述偏振光束成像装置包括滤光片Ⅱ、偏振片Ⅱ以及CCD相机，半反半透镜的透射光依次经过滤光片Ⅱ以及偏振片Ⅱ，经CCD相机对双波段偏振光束进行成像。所述偏振特性探测装置为偏振态检测仪。所述计算机分系统用于监测海雾环境传输模拟分系统中四个装置的粒子浓度、粒径大小、粒子折射率，以及装置内部的温度和湿度；分析进入偏振特性探测装置的光束，记录输出偏振光的偏振度、偏振角、能量、斯托克斯矢量等相关参量，并获取通过偏振光束成像装置生成的偏振光束图像。通过上述设计方案，本技术可以带来如下有益效果：基于海雾多层介质环境的双波段偏振特性测试系统，研究双波段偏振光经过海雾多层介质环境后的偏振传输特性以及获取双波段偏振光在此环境下的光束图像，利用蓝绿波段的激光探测水下目标具有一定的海水穿透能力,且方向性好、不易被敌人截获，具有光学探测精度高、可成像探测等优点为实现海洋环境下的偏振目标成像探测能力提升奠定理论和技术基础。进一步的，本技术的海雾环境传输模拟分系统，可模拟海面垂直方向的复杂多层海雾环境以及海水—海面多层复杂海雾环境，可实时控制并检测环境粒子物理参数，如浓度范围在0～80％、湿度范围在40％～100％、温度范围为25℃～45℃、粒子半径范围在1μm～20μm等，由此可以探究双波段光在多层海雾环境的不同实验参数条件下偏振传输特性，实验条件可根据实验需求变化；本技术的偏振特性探测分系统可获得输出偏振光的偏振信息，如输出斯托克斯矢量、偏振度、偏振角等参量，从而可分析光在复杂多层海雾环境下的偏振传输特性。另外可获取经复杂多层海雾环境传输后的偏振光束图像；本技术构建的偏振光束成像装置，可通过更换不同波长的滤光片，如532nm滤光片、1064nm滤光片，来获取经过不同的海雾复杂环境传输后的不同波长滤光下的偏振光束图像，为实现海洋环境下的偏振目标成像探测能力提升奠定理论和技术基础。附图说明以下结合附图和具体实施方式对本技术作进一步的说明：图1为本技术基于海雾多层介质环境的双波段偏振特性测试系统结构示意图。图中1-双波段偏振光产生分系统、2-海雾环境传输模拟分系统、3-偏振特性探测分系统、4-计算机分系统、11-可调谐激光器、12-积分球、13-偏振片Ⅰ、14-滤光片Ⅰ、20-入射光学窗口Ⅰ、21-散射光学窗口Ⅱ、22-散射光学窗口Ⅲ、23-散射光学窗口Ⅳ、24-散射光学窗口Ⅴ、25-盐雾发生器、26-超声波雾化器、27-气溶胶发生器、31-半反半透镜、32-偏振光束成像装置、33-偏振特性探测装置、321-滤光片Ⅱ、322-偏振片Ⅱ、323-CCD相机。具体实施方式基于海雾多层介质环境的双波段偏振特性测试系统，如图1所示，包括双波段偏振光产生分系统1、海雾环境传输模拟分系统2、偏振特性探测分系统3以及计算机分系统4，双波段偏振光产生系统1可产生532nm和1064nm的双波段偏振光，再通过海雾环境传输模拟系统2进入偏振特性探测分系统3；计算机系统4获取并分析海雾环境传输模拟系统2与偏振特性探测分系统3的信息。所述的双波段偏振光产生分系统1包括同光轴设置的可调谐激光器11、积分球12、偏振片Ⅰ13以及滤光片Ⅰ14，可调谐激光器11依次经过积分球12、偏振片Ⅰ1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于海雾多层介质环境的双波段偏振特性测试系统，其特征是：包括双波段偏振光产生分系统(1)、海雾环境传输模拟分系统(2)、偏振特性探测分系统(3)以及计算机分系统(4)，/n所述双波段偏振光产生分系统(1)包括同光轴设置的可调谐激光器(11)、积分球(12)、偏振片Ⅰ(13)以及滤光片Ⅰ(14)，所述可调谐激光器(11)出射光线入射至积分球(12)，光线在积分球(12)内被均匀反射和漫射后，出射至偏振片Ⅰ(13)，经偏振片Ⅰ(13)起偏获得偏振光，偏振光经过滤光片Ⅰ(14)出射为光线均匀的波长偏振光；/n所述海雾环境传输模拟分系统(2)与双波段偏振光产生分系统(1)同光轴，海雾环境传输模拟分系统(2)包括四个环境模拟箱体，沿光线传播方向，第一个环境模拟箱体的光轴方向上一侧设置有入射光学窗口Ⅰ(20)，另一侧设置有散射光学窗口Ⅱ(21)，内部设置有海水；第二个环境模拟箱体的光轴方向上设置有散射光学窗口Ⅲ(22)，内部设置有盐雾发生器(25)；第三个环境模拟箱体的光轴方向上设置有散射光学窗口Ⅳ(23)，内部设置有超声波雾化器(26)；第四个环境模拟箱体的光轴方向上设置有散射光学窗口Ⅴ(24)，内部设置有气溶胶发生器(27)；所述双波段偏振光产生分系统(1)出射波长偏振光，经入射光学窗口Ⅰ(20)、散射光学窗口Ⅱ(21)、散射光学窗口Ⅲ(22)、散射光学窗口Ⅳ(23)以及散射光学窗口Ⅴ(24)，出射至偏振特性探测分系统(3)；/n所述偏振特性探测分系统(3)包括半反半透镜(31)、偏振光束成像装置(32)以及偏振特性探测装置(33)，所述半反半透镜(31)设置在海雾环境传输模拟分系统(2)的出射光路上；所述偏振光束成像装置(32)设置在半反半透镜(31)的透射光路上；所述偏振特性探测装置(33)设置在半反半透镜(31)的反射光路上；/n所述计算机分系统(4)通过数据线分别与海雾环境传输模拟分系统(2)以及偏振特性探测分系统(3)连接。/n...

【技术特征摘要】
1.基于海雾多层介质环境的双波段偏振特性测试系统，其特征是：包括双波段偏振光产生分系统(1)、海雾环境传输模拟分系统(2)、偏振特性探测分系统(3)以及计算机分系统(4)，
所述双波段偏振光产生分系统(1)包括同光轴设置的可调谐激光器(11)、积分球(12)、偏振片Ⅰ(13)以及滤光片Ⅰ(14)，所述可调谐激光器(11)出射光线入射至积分球(12)，光线在积分球(12)内被均匀反射和漫射后，出射至偏振片Ⅰ(13)，经偏振片Ⅰ(13)起偏获得偏振光，偏振光经过滤光片Ⅰ(14)出射为光线均匀的波长偏振光；
所述海雾环境传输模拟分系统(2)与双波段偏振光产生分系统(1)同光轴，海雾环境传输模拟分系统(2)包括四个环境模拟箱体，沿光线传播方向，第一个环境模拟箱体的光轴方向上一侧设置有入射光学窗口Ⅰ(20)，另一侧设置有散射光学窗口Ⅱ(21)，内部设置有海水；第二个环境模拟箱体的光轴方向上设置有散射光学窗口Ⅲ(22)，内部设置有盐雾发生器(25)；第三个环境模拟箱体的光轴方向上设置有散射光学窗口Ⅳ(23)，内部设置有超声波雾化器(26)；第四个环境模拟箱体的光轴方向上设置有散射光学窗口Ⅴ(24)，内部设置有气溶胶发生器(27)；所述双波段偏振光产生分系统(1)出射波长偏振光，经入射光学窗口Ⅰ(20)、散射光学窗口Ⅱ(21)、散射光学窗口Ⅲ(22)、散射光学窗口Ⅳ(23)以及散射光学窗口Ⅴ(24)，出射至偏振特性探测分系统(3)；
所述偏振特性探测分系统(3)包括半反半透镜(31)、偏振光束成像装置(32)以及偏振特性探测装置(33)，所述半反半透镜(31)设置在海雾环境传输模拟分系统(2)的出射光路...

【专利技术属性】
技术研发人员：付强，赫立群，张肃，战俊彤，贺敬航，段锦，姜会林，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：新型
国别省市：吉林;22