成像光譜偏振技術(shù)

目錄
第1章 成像光譜偏振技術(shù)的產(chǎn)生、發(fā)展及研究動態(tài) 1
1.1 成像光譜技術(shù)的發(fā)展 1
1.2 成像偏振技術(shù)的發(fā)展 9
1.3 成像光譜偏振技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展 12
1.3.1 成像光譜偏振技術(shù)的產(chǎn)生、分類及研究現(xiàn)狀 12
1.3.2 成像光譜偏振技術(shù)發(fā)展趨勢及關(guān)鍵技術(shù) 17
1.3.3 成像光譜偏振技術(shù)的應用 19
1.4 本章小結(jié) 22
第2章 干涉成像光譜技術(shù) 23
2.1 干涉成像光譜技術(shù)分類 23
2.1.1 時間調(diào)制型干涉成像光譜技術(shù) 23
2.1.2 空間調(diào)制型干涉成像光譜技術(shù) 24
2.1.3 時空聯(lián)合調(diào)制型干涉成像光譜技術(shù) 26
2.2 干涉成像光譜技術(shù)的基礎(chǔ)理論與基本原理 27
2.2.1 干涉圖與復原光譜 27
2.2.2 分辨率與切趾問題 30
2.2.3 相位修正 35
2.2.4 圖像數(shù)據(jù)采集與處理 37
2.3 本章小結(jié) 38
第3章 空間調(diào)制型干涉成像光譜技術(shù) 39
3.1 空間調(diào)制型干涉成像光譜技術(shù)原理 39
3.2 橫向剪切分束器 41
3.3 空間調(diào)制型干涉成像光譜儀物理模型 45
3.4 影響空間調(diào)制型干涉成像光譜儀干涉圖調(diào)制度的主要因素 46
3.5 本章小結(jié) 48
第4章 晶體與偏振分束器 49
4.1 單軸晶體光學性質(zhì) 49
4.1.1 晶體分類及o光、e光的折射率 49
4.1.2 光的雙折射 50
4.1.3 主截面、主平面 52
4.2 基于薩瓦特 (Savart) 偏光鏡的橫向剪切偏振分束器 53
4.2.1 Savart板 53
4.2.2 Savart偏光鏡 55
4.2.3 視場補償型Savart偏光鏡 57
4.3 Savart偏光鏡光程差及橫向剪切量 58
4.4 Savart偏光鏡透射率 61
4.5 基于沃拉斯頓 (Wollaston) 棱鏡的角剪切偏振分束器 68
4.5.1 Wollaston棱鏡分光原理 68
4.5.2 光程差及條紋定位面的精確計算 70
4.5.3 廣角Wollaston棱鏡 77
4.6 本章小結(jié) 84
第5章 時空聯(lián)合調(diào)制型干涉成像光譜技術(shù) 85
5.1 時空聯(lián)合調(diào)制型靜態(tài)干涉成像光譜技術(shù) (TSMSIIS) 原理 85
5.1.1 TSMSIIS基本原理 86
5.1.2 時空聯(lián)合調(diào)制與空間調(diào)制的主要區(qū)別 88
5.2 TSMSIIS探測模式 92
5.2.1 TSMSIIS干涉圖獲取原理 92
5.2.2 實驗及數(shù)據(jù)處理 97
5.2.3 干涉圖處理與光譜復原新方法 99
5.3 本章小結(jié) 105
第6章 超小型靜態(tài)干涉成像光譜儀 106
6.1 超小型靜態(tài)干涉成像光譜儀 (USIIS) 研究 106
6.1.1 USIIS原理方案 106
6.1.2 裝置參數(shù)論證 107
6.2 USIIS樣機設計與研制 108
6.2.1 USIIS樣機設計參數(shù) 108
6.2.2 USIIS樣機光學、機械結(jié)構(gòu)、電路設計 109
6.2.3 USIIS樣機研制 112
6.3 干涉成像光譜實驗及結(jié)論分析 113
6.3.1 模擬星載探測實驗原理 113
6.3.2 模擬星載探測實驗結(jié)果 114
6.3.3 提高干涉圖信噪比及光譜分辨率的主要途徑 118
6.4 USIIS中偏振化方向?qū)φ{(diào)制度的影響 118
6.4.1 偏振光強度、振動方向?qū)φ{(diào)制度的影響 119
6.4.2 USIIS的調(diào)制度 120
6.4.3 調(diào)制度隨偏振化方向的變化 121
6.4.4 偏振化方向允差分析實例 123
6.5 USIIS通量的分析與計算 124
6.5.1 USIIS的通量 125
6.5.2 各種情形下的通量數(shù)值 127
6.6 USIIS的信噪比 129
6.6.1 出射光強與起偏器、分析器偏振化方向偏角和入射角的關(guān)系 129
6.6.2 USIIS 信噪比的分析與計算 132
6.6.3 信噪比實驗驗證 135
6.7 USIIS中格蘭-泰勒棱鏡像質(zhì)與透射率分析 136
6.7.1 光線在格蘭-泰勒棱鏡中的傳播軌跡 137
6.7.2 USIIS中格蘭-泰勒棱鏡的像質(zhì)分析 139
6.7.3 格蘭-泰勒棱鏡全視場角透過率的分析與計算 141
6.7.4 格蘭-泰勒棱鏡全視場角透過率模擬與實驗測試 144
6.8 本章小結(jié) 149
第7章 靜態(tài)大視場干涉成像光譜儀 151
7.1 靜態(tài)大視場干涉成像光譜儀 (SLIIS) 原理與廣角補償原理 151
7.2 SLIIS 的調(diào)制度 153
7.2.1 λ/2板光軸方向偏離理想方向時o光、e光振動面的旋轉(zhuǎn) 153
7.2.2 SLIIS中偏振光電矢量的分解與合成 154
7.2.3 SLIIS中調(diào)制度的分析與計算 156
7.2.4 調(diào)制度隨偏振化方向、λ/2 板光軸取向的變化 157
7.3 SLIIS的通量 157
7.3.1 SLIIS通量的分析與計算 157
7.3.2 幾種情形下的通量取值 161
7.3.3 *大調(diào)制度時通量分析計算實例 162
7.3.4 結(jié)論 163
7.4 本章小結(jié) 163
第8章 靜態(tài)成像光譜偏振技術(shù) 164
8.1 光的偏振態(tài)及斯托克斯 (Stokes) 參量描述法 164
8.1.1 偏振態(tài)的Stokes參量描述 164
8.1.2 偏振測量的基本方法 168
8.2 基于Savart偏光鏡的靜態(tài)通道型干涉成像光譜偏振技術(shù) (CIISP) 171
8.2.1 基于Savart偏光鏡的靜態(tài) CIISP 基本原理 171
8.2.2 靜態(tài)CIISP數(shù)據(jù)采集與處理流程 174
8.3 靜態(tài)通道型干涉成像光譜偏振儀星載原理樣機 177
8.4 靜態(tài)通道型干涉成像光譜偏振儀定標 179
8.4.1 相對輻射定標 180
8.4.2 光譜定標 183
8.4.3 絕對輻射定標 185
8.4.4 偏振定標 188
8.5 靜態(tài)通道型成像光譜偏振儀模擬星載探測實驗 191
8.5.1 靜態(tài)通道型成像光譜偏振儀實驗室探測實驗 191
8.5.2 靜態(tài)通道型成像光譜偏振儀模擬星載外場探測實驗 196
8.6 本章小結(jié) 198
第9章 基于液晶可調(diào)諧延遲器的高分辨通道型干涉成像光譜偏振技術(shù) 200
9.1 通道干涉圖串擾現(xiàn)象 200
9.2 延遲器厚度比例對干涉圖通道的影響 203
9.2.1 五通道干涉圖光譜復原原理 203
9.2.2 五通道干涉圖的優(yōu)點 205
9.2.3 延遲器厚度比例為 1:1 時的干涉圖光譜復原模擬驗證 206
9.3 基于液晶可調(diào)諧延遲器 (LCVR) 的高分辨通道型干涉成像光譜偏振技術(shù)原理 208
9.4 基于 LCVR 的高分辨通道型干涉成像光譜偏振技術(shù)模擬實驗研究 212
9.5 本章小結(jié) 215
第10章 孔徑與視場分割成像光譜偏振技術(shù) 216
10.1 差分干涉成像光譜偏振技術(shù) 216
10.1.1 差分通道型干涉成像光譜偏振技術(shù) 216
10.1.2 高分辨低串擾差分干涉成像光譜偏振技術(shù) 223
10.2 基于偏振調(diào)制陣列的成像光譜偏振技術(shù) 227
10.3 分焦平面靜態(tài)成像光譜偏振技術(shù) 233
10.4 本章小結(jié) 234
第11章 基于透鏡陣列的快照式成像光譜偏振技術(shù) 236
11.1 基于透鏡陣列的快照式成像光譜偏振技術(shù)原理方案 236
11.1.1 可見/近紅外系統(tǒng)方案 236
11.1.2 短波紅外系統(tǒng)方案 238
11.2 電子學設計 239
11.3 光譜偏振調(diào)制解調(diào)技術(shù) 239
11.4 高清陣列視頻采集與顯示 243
11.5 本章小結(jié) 245
第12章 衛(wèi)星遙感大氣風場的干涉成像探測技術(shù) 246
12.1 高層大氣探測意義 246
12.2 高層大氣探測國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 247
12.2.1 大氣風場主動式探測技術(shù) 248
12.2.2 大氣風場被動式探測技術(shù) 249
12.3 干涉成像技術(shù)遙感大氣風場“四強度法”探測原理 253
12.3.1 氣輝、極光的形成 253
12.3.2 全方位、多方向風場速度、溫度“四強度探測法” 255
12.3.3 垂直方向風場探測 257
12.3.4 臨邊觀測模式 257
12.3.5 計算機仿真實驗及誤差分析 258
12.4 廣角邁克耳孫干涉儀 (WAMI) 探測大氣風場 262
12.4.1 探測原理 262
12.4.2 計算實例與裝置設想 264
12.5 法布里-珀羅干涉儀 (FPI) 探測大氣風場 265
12.5.1 風場速度、溫度的 FPI 測量原理 265
12.5.2 風場測量特例分析 268
12.6 大氣風場“四強度法”探測誤差分析與計算 269
12.6.1 普適形式“四強度探測法” 269
12.6.2 “四強度探測法”誤差分析與計算 271
12.6.3 計算機模擬速度、溫度誤差分布 273
12.7 本章小結(jié) 276
第13章 高層大氣微粒輻射光譜輪廓 278
13.1 高斯輪廓光譜線型高層大氣探測 278
13.2 洛倫茲輪廓光譜線型高層大氣被動探測原理 279
13.2.1 洛倫茲線型大氣風場探測原理 279
13.2.2 洛倫茲光譜線型大氣風場測量 281
13.3 佛克特輪廓光譜線型高層大氣被動探測原理 285
13.3.1 佛克特輪廓光譜線型風場干涉探測原理 285
13.3.2 佛克特輪廓光譜線型的精確表達式 288
13.3.3 佛克特輪廓光譜線型干涉圖在大氣風場探測中的應用 292
13.3.4 高斯、洛倫茲、佛克特三種光譜線型大氣探測分析與比較 295
13.4 本章小結(jié) 297
第14章 寬場、消色差、溫度補償型風成像干涉儀 298
14.1 寬場、消色差、溫度補償原理 298
14.1.1 寬場、消色差、溫度補償型風成像干涉儀原理 299
14.1.2 寬場、消色差、溫度補償型風成像干涉儀補償原理 300
14.1.3 補償效果模擬 303
14.2 寬場、消色差、溫度補償型風成像干涉儀設計與研制 306
14.2.1 風成像干涉儀結(jié)構(gòu) 306
14.2.2 風成像干涉儀設計原理 307
14.3 寬場、消色差、溫度補償型風成像干涉儀通量分析與計算 308
14.3.1 光通量的理論分析與計算 308
14.3.2 幾種寬場玻璃配對情況下的光通量比較 310
14.4 寬場、消色差、溫度補償型風成像干涉儀調(diào)制度分析與計算