本文選題：AOTF + LCVR��； 參考：《中北大學》2017年碩士論文

【摘要】：光譜偏振成像技術(Spectropolarimetric imaging,SPI),是一種集空間目標二維影像、光譜、偏振于一體的新型光信息獲取和應用技術,該技術可獲取光譜成像所無法獲取的目標光獨有的偏振特性,多維信息的綜合利用可以進一步來提高目標識別探測能力。所以目前該技術廣泛應用于軍事探測、醫(yī)療檢測和大氣污染監(jiān)測等領域。論文基于聲光可調(diào)濾波器(Acousto-optic tunable filter,AOTF)分光和液晶可變相位延遲器(Liquid crystal variable retarder,LCVR)相位調(diào)制相結(jié)合的新型光譜偏振成像技術原理,為了實現(xiàn)系統(tǒng)光譜和偏振的精確和快速測量,對影響系統(tǒng)測量精度的原因進行了理論分析和實驗修正,并提出了斯托克斯(Stokes)參量的快捷測量方法。因此,本論文主要從以下幾個方面來展開闡述研究。首先對AOTF和LCVR的工作原理及其基本性能進行了研究。詳細的從壓電換能器聲場衍射角度分析了光譜展寬的原因;并根據(jù)AOTF分光機理,理論分析了不同入射光極角導致AOTF?1級衍射光中心波長變化的原因,為下一步AOTF的光譜校正和實現(xiàn)光譜精密測量提供了堅實的理論基礎。其次,提出了一種雙LCVR相位調(diào)制和AOTF分光的全新高光譜全偏振成像系統(tǒng),在分析了光的偏振態(tài)和典型器件的米勒矩陣的基礎上,針對系統(tǒng)特點建立了適用于該系統(tǒng)的光譜偏振測量模型,并首次提出了一種被測目標光的Stokes參量的快捷獲取方法。再次,為了實現(xiàn)提出系統(tǒng)高精度的光譜測量,對光垂直和非垂直入射AOTF導致衍射光中心波長變化進行了精確定標研究,并通過最小二乘非線性擬合得到了光譜修正方程;為了實現(xiàn)高精度的偏振測量,提出了LCVR對不同波長光波初始相位延遲量的最小二乘精確定標研究,并得到了初始相位延遲量定標方程,并實驗驗證了該方程的精確性。最后,根據(jù)上述所提出的系統(tǒng),搭建了實驗樣機。利用樣機對上述所提出的被測目標光Stokes參量的快捷測量方法進行了實驗性驗證,而且還利用樣機進行了外場的光譜實驗和光譜偏振實驗,實驗驗證了該系統(tǒng)進行光譜偏振成像方面的可行性和可靠性。
[Abstract]:Spectropolarimetric imaging is a new optical information acquisition and application technology, which integrates two-dimensional image, spectrum and polarization of spatial target. This technique can obtain the unique polarization characteristics of target light that cannot be obtained by spectral imaging. The comprehensive utilization of multi-dimensional information can further improve the ability of target recognition and detection. Therefore, the technology is widely used in military detection, medical detection and air pollution monitoring and other fields. Based on the principle of novel spectral polarization imaging based on acousto-optic tunable filter and liquid crystal variable retarderor LCLC phase modulation, in order to realize the accurate and fast measurement of the spectrum and polarization of the system, this paper presents a novel spectral polarization imaging technique based on the combination of acousto-optic tunable filter and liquid crystal variable retarderer LCLC phase modulation. Theoretical analysis and experimental correction of the reasons affecting the measurement accuracy of the system are carried out, and a quick measurement method for Stokes parameters is proposed. Therefore, this paper mainly from the following aspects to start the study. Firstly, the principle and basic performance of AOTF and LCVR are studied. The cause of spectrum broadening is analyzed in detail from the angle of acoustic field diffraction of piezoelectric transducer, and according to the principle of AOTF, the reason that the center wavelength of AOTF1 diffracted light varies with different incident pole angles is analyzed theoretically. It provides a solid theoretical basis for the spectral correction of AOTF and the realization of precise spectral measurement. Secondly, a novel hyperspectral full polarization imaging system with dual LCVR phase modulation and AOTF-splitting is proposed. Based on the analysis of the polarization state of light and the Hans Muller matrix of typical devices, a novel hyperpolarizing imaging system is proposed. According to the characteristics of the system, a spectral polarization measurement model is established, and a fast method for obtaining Stokes parameters of the target light is proposed for the first time. Thirdly, in order to achieve high precision spectral measurement, the wavelength variation of diffraction light caused by vertical and non-vertical incident AOTF is accurately calibrated, and the spectral correction equation is obtained by least square nonlinear fitting. In order to achieve high precision polarization measurement, the least square accurate calibration of the initial phase delay of different wavelength light waves by LCVR is proposed, and the calibration equation of initial phase delay is obtained, and the accuracy of the equation is verified by experiments. Finally, an experimental prototype is built according to the proposed system. The fast measurement method of the light Stokes parameters of the target is experimentally verified by the prototype, and the spectral and polarization experiments are also carried out in the field. Experiments show that the system is feasible and reliable in spectral polarization imaging.
【學位授予單位】：中北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：O436.3

【參考文獻】

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本文編號：2040141