本發(fā)明屬于光學(xué)遙感設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種基于玻片堆的可調(diào)偏振度光源。

背景技術(shù)：

在自然界的光輻射中有許多本身就存在偏振輻射分量，比如地表反射光以及大氣輻射等，甚至太陽輻射經(jīng)過大氣層后也存在偏振態(tài)。在光學(xué)遙感領(lǐng)域，有許多偏振測(cè)量?jī)x器，在光譜輻射的基礎(chǔ)上解析出偏振分量信息，而其中多數(shù)都有直接或間接測(cè)量線偏振的偏振度功能，就是偏振光學(xué)中的i、q、u值。而自然界中的偏振輻射都是未知量的，多種遙感器的偏振測(cè)量值也只是該型遙感器對(duì)偏振信息的解析，由于偏振測(cè)量的復(fù)雜性和多因素影響，相比其他測(cè)量，其真實(shí)值是很難測(cè)準(zhǔn)的，有的可能偏差很大。所以，如果能在實(shí)驗(yàn)中制造出一種可以已知偏振度的偏振光源，并且其偏振度值是可調(diào)的，則對(duì)于偏振測(cè)量?jī)x器的定標(biāo)和校準(zhǔn)具有很大的意義。這在一定程度上就如同輻射定標(biāo)中的標(biāo)準(zhǔn)光源對(duì)于輻射測(cè)量的意義一般。

當(dāng)然由于偏振的溯源性不如輻射量那般直接，該可調(diào)偏振度光源實(shí)際上也只能算是偏振標(biāo)準(zhǔn)參考光源。但是它的量值可以有其自身的評(píng)價(jià)手段，比如與高精度的光譜偏振分析儀測(cè)量比對(duì)。

可調(diào)偏振光源的出射偏振度基本在0~42%多，基本滿足了自然界中一般的部分偏振光的偏振度，根據(jù)玻片堆的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)可以精確計(jì)算出出射偏振度，從角度刻度中讀出角度，根據(jù)公式計(jì)算出對(duì)應(yīng)的偏振度，也可以建立角度/偏振度的對(duì)照表，具有直接可判讀性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種基于玻片堆的可調(diào)偏振度光源，可以在實(shí)驗(yàn)室中獲得已知偏振度的部分偏振光，并根據(jù)玻片堆的旋轉(zhuǎn)角度和參照公式就可算出出射偏振度，滿足了0~42%多線偏振光需求，對(duì)于大多數(shù)測(cè)量偏振儀器這已足夠能標(biāo)定該型儀器的測(cè)偏精度。由于已知偏振標(biāo)準(zhǔn)參考光源的存在，可以提供多種偏振測(cè)量?jī)x器的隨時(shí)比對(duì)實(shí)驗(yàn)，這樣各測(cè)偏儀器間的精度比對(duì)成為可能；本發(fā)明還具有出射偏振角可調(diào)功能，是通過盒體整體繞光軸旋轉(zhuǎn)來達(dá)到這一功能。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

基于玻片堆的可調(diào)偏振度光源，其特征在于：包括有積分球、偏振盒，積分球的出光孔正對(duì)偏振盒的入口；所述偏振盒包括有鑄造盒體，鑄造盒體的左右兩端分別設(shè)有入光筒、出光筒，所述鑄造盒體中位于入光筒與出光筒之間設(shè)有兩個(gè)平板玻璃組件，所述平板玻璃組件包括有平板玻璃、平板玻璃框、平板玻璃調(diào)整框，平板玻璃裝夾在平板玻璃框中并壓緊，平板玻璃框嵌入在平板玻璃調(diào)整框中并將平板玻璃調(diào)平；所述鑄造盒體的前后端面上設(shè)有兩組平行的轉(zhuǎn)軸孔，各轉(zhuǎn)軸孔中嵌入有滑動(dòng)軸套，鑄造盒體的前/后端面的轉(zhuǎn)軸孔中安裝有短轉(zhuǎn)軸，短轉(zhuǎn)軸的內(nèi)側(cè)一端固定在平板玻璃組件的平板玻璃調(diào)整框上，鑄造盒體的另一端面上的轉(zhuǎn)軸孔中安裝有長(zhǎng)轉(zhuǎn)軸，長(zhǎng)轉(zhuǎn)軸的內(nèi)側(cè)一端固定在平板玻璃組件的平板玻璃調(diào)整框上，長(zhǎng)轉(zhuǎn)軸的外側(cè)一端與手動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)連接，手動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)位于鑄造盒體的外部，通過旋轉(zhuǎn)手動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)改變平板玻璃組件的傾斜角度；所述鑄造盒體內(nèi)下蓋板上位于兩平板玻璃組件的內(nèi)側(cè)分別固定設(shè)有一調(diào)零擋塊。

所述的基于玻片堆的可調(diào)偏振度光源，其特征在于：所述平板玻璃裝夾在平板玻璃框中采用f4墊片和金屬壓板進(jìn)行壓緊。

所述的基于玻片堆的可調(diào)偏振度光源，其特征在于：所述平板玻璃框嵌入在平板玻璃調(diào)整框中采用微調(diào)螺紋副和碟形彈簧復(fù)位機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)平與復(fù)位，所述微調(diào)螺紋副從平板玻璃調(diào)整框的后端面壓入并固定在平板玻璃框上，根據(jù)三點(diǎn)一面原理，通過調(diào)整微調(diào)螺紋副的兩側(cè)螺釘使平板玻璃框及平板玻璃與短轉(zhuǎn)軸、長(zhǎng)轉(zhuǎn)軸位于同一平面；碟形彈簧復(fù)位機(jī)構(gòu)包括壓在平板玻璃調(diào)整框四角的碟形彈簧，利用碟形彈簧的反彈力實(shí)現(xiàn)復(fù)位。

所述的基于玻片堆的可調(diào)偏振度光源，其特征在于：所述長(zhǎng)、短轉(zhuǎn)軸的內(nèi)側(cè)一端分別通過銷軸和銷孔固定在平板玻璃組件的平板玻璃調(diào)整框上。

所述的基于玻片堆的可調(diào)偏振度光源，其特征在于：所述長(zhǎng)轉(zhuǎn)軸的外側(cè)一端通過旋轉(zhuǎn)連接板與手動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)連接，長(zhǎng)轉(zhuǎn)軸與旋轉(zhuǎn)連接板之間、旋轉(zhuǎn)連接板與手動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)均采用螺釘連接。

所述的基于玻片堆的可調(diào)偏振度光源，其特征在于：所述手動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)上設(shè)有角度指示刻線，并標(biāo)記了起始0°工作面。

所述的基于玻片堆的可調(diào)偏振度光源，其特征在于：所述入光筒和出光筒上分別設(shè)有遮光防塵蓋。

所述的基于玻片堆的可調(diào)偏振度光源，其特征在于：所述鑄造盒體的兩端轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在一個(gè)u型支架上，鑄造盒體可在u型支架上繞光軸旋轉(zhuǎn)并在需要的角度位置鎖緊定位。

所述的基于玻片堆的可調(diào)偏振度光源，其特征在于：所述u型支架包括有兩個(gè)兩端支撐板、一個(gè)整體底板以及用于鎖緊定位的緊固螺釘，兩端支撐板上設(shè)有旋轉(zhuǎn)角度指示盤。

所述的基于玻片堆的可調(diào)偏振度光源，其特征在于：所述平板玻璃組件的傾斜角度不同，偏振盒的偏振度就不同，平板玻璃組件最大傾斜角度65°，對(duì)應(yīng)偏振盒的偏振度約為42%，偏振盒的偏振度在0~42%之間連續(xù)可調(diào)；鑄造盒體繞光軸旋轉(zhuǎn)角度不同，偏振盒的偏振角不同，偏振光的振動(dòng)方向就不同。

本發(fā)明的原理是：

本發(fā)明中，裝有玻片堆（即兩個(gè)平板玻璃組件）的偏振盒的前面是積分球，積分球的出光孔大于或等于偏振盒的通光口徑；玻片堆由兩片成“八”字形放置的完全非鍍膜的光學(xué)平板玻璃組成，平板玻璃是由高等級(jí)光學(xué)鏡頭玻璃加工而成，0°放置時(shí)兩片玻璃平板接近完全平行，傾斜角度時(shí)，角度值相等，轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，玻璃平板放置在玻璃調(diào)整框中，通過旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸改變玻璃的傾斜角度，不同的傾斜角度對(duì)應(yīng)不同的出射偏振度。

光學(xué)平板玻璃首先固定在平板玻璃框中，采用一面硬接觸、一面軟接觸(采用f4墊片)的固定夾緊方式，平板玻璃框再和平板玻璃調(diào)整框相連接，并增加調(diào)平角度和復(fù)位功能，通過微調(diào)螺紋副使平板玻璃框和平板玻璃調(diào)整框兩面之間的角度變化，平板玻璃調(diào)整框和轉(zhuǎn)軸采用銷釘定位并組成一體，其與前后轉(zhuǎn)軸孔組成的軸線同軸。后期光學(xué)調(diào)試的重點(diǎn)目的就是調(diào)節(jié)平板玻璃框與轉(zhuǎn)軸孔的平行。

出射光的偏振度僅與玻璃材料的折射率和玻璃的旋轉(zhuǎn)角度有關(guān)，旋轉(zhuǎn)角度一般到了65°也就是最大值了，再大則會(huì)出現(xiàn)漏光或雜散光等問題。玻璃材料一般都用比較常用易于加工和保存的k9玻璃，如果更換更高折射率的光學(xué)玻璃則會(huì)得到更高的出射偏振度，前提是這種玻璃在加工過程中和后續(xù)使用過程中不會(huì)霉變和潮解。

旋轉(zhuǎn)角度的是通過手動(dòng)旋轉(zhuǎn)、刻線對(duì)準(zhǔn)的，通過眼睛觀察刻線對(duì)準(zhǔn)，在某個(gè)角度值時(shí)，可以通過手動(dòng)微調(diào)更精細(xì)的對(duì)準(zhǔn)。使用過程中一定要保證兩邊的旋轉(zhuǎn)角度值是相等的，方向相反。

鑄造盒體內(nèi)部設(shè)有調(diào)零擋塊，這在結(jié)構(gòu)上限定了平板玻璃的初始定位面，即為0°面，這也使得一塊平板玻璃只能朝一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，避免反向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)然這個(gè)0°初始定位面也是通過光學(xué)調(diào)試而得到并固定下來的。

整個(gè)鑄造盒體的旋轉(zhuǎn)角度可以從兩端支撐板上的角度指示盤中讀出，垂直向下的位置為0°，360°可旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)某個(gè)位置時(shí)，可以通過固緊螺釘鎖定。

偏振盒的入光筒和出光筒具有遮光防塵蓋，在不使用時(shí)，可以旋上端蓋，保護(hù)內(nèi)部不進(jìn)入灰塵，因?yàn)榛覊m沾附到玻璃表面會(huì)對(duì)折射率有影響，進(jìn)而影響偏振度。

本發(fā)明的可調(diào)偏振度光源只能工作在光學(xué)實(shí)驗(yàn)室中，并且最好是恒溫恒濕的無塵實(shí)驗(yàn)室，即使這樣，最好每年或兩年對(duì)玻璃進(jìn)行一次除塵處理，可以用大功率的吸塵器對(duì)偏振盒內(nèi)部吸塵。盡量避免拆卸平板玻璃，拆卸之后要重新裝調(diào)平板玻璃。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明可以在實(shí)驗(yàn)室中獲得已知偏振度的線偏振光，偏振度在0~42%多連續(xù)可調(diào)，可調(diào)偏振度光源可以說是偏振標(biāo)準(zhǔn)參考光源，一方面它的偏振度可以通過公式計(jì)算得出，另一方面它的量值可以通過與高精度的光譜偏振分析儀測(cè)量比對(duì)得出；本發(fā)明可以提供多種偏振測(cè)量?jī)x器的隨時(shí)比對(duì)實(shí)驗(yàn)，使各測(cè)偏儀器間的精度比對(duì)成為可能；本發(fā)明還具有出射偏振角可調(diào)功能，是通過盒體整體繞光軸旋轉(zhuǎn)來達(dá)到這一功能；本發(fā)明的整套裝置手動(dòng)調(diào)節(jié)方便，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，成本較低，裝置整體體積和重量較小，搬動(dòng)方便等特點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的平板玻璃的部件圖。

圖2為本發(fā)明的平板玻璃部件的后向視圖。

圖3為本發(fā)明的偏振盒的豎向剖視圖。

圖4為本發(fā)明的偏振盒的橫向剖視圖。

圖5為本發(fā)明的偏振盒的外觀圖。

圖6為本發(fā)明的總系統(tǒng)示意圖。

其中：a1平板玻璃、a2平板玻璃框、a3平板玻璃調(diào)整框、a4f4墊片和金屬壓板、a5短轉(zhuǎn)軸、a6長(zhǎng)轉(zhuǎn)軸、a7碟形彈簧復(fù)位機(jī)構(gòu)、b1微調(diào)螺紋副、c1鑄造盒體、c2兩端支撐板、c3入光筒、c4出光筒、c5調(diào)零擋塊、d1滑動(dòng)軸套、d2旋轉(zhuǎn)連接板、d3手動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)、e1整體底板、f1積分球、f2偏振盒。

具體實(shí)施方式

如圖1-6所示，基于玻片堆的可調(diào)偏振度光源，包括有積分球f1、偏振盒f2，積分球f1的出光孔正對(duì)偏振盒f2的入口，共同組成可調(diào)偏振度光源。積分球f1出射光經(jīng)過積分球的內(nèi)部多次漫反射勻化作用，形成完全非偏光，通過偏振盒f2的兩片成“八”字形相對(duì)放置的平板玻璃（即為玻片堆）多次反射和折射作用，形成具有一定偏振度的線偏振光，偏振度根據(jù)玻片堆的傾斜角度大小可調(diào)，傾斜角度是從手動(dòng)旋調(diào)的刻度對(duì)齊讀出，偏振度根據(jù)傾斜角度和玻璃折射率計(jì)算得出。根據(jù)玻片堆0~65°范圍可調(diào)，得出偏振度范圍是0~42%多。

如圖3所示，偏振盒包括有鑄造盒體c1，鑄造盒體c1的左右兩端分別設(shè)有入光筒c3、出光筒c4，鑄造盒體c1中位于入光筒c3與出光筒c4之間設(shè)有兩個(gè)平板玻璃組件.

如圖1、圖2所示，平板玻璃組件包括有平板玻璃a1、平板玻璃框a2、平板玻璃調(diào)整框a3，平板玻璃a1裝夾在平板玻璃框a2中并采用f4墊片和金屬壓板a4進(jìn)行壓緊，平板玻璃框a2嵌入在平板玻璃調(diào)整框a3中采用微調(diào)螺紋副b1和碟形彈簧復(fù)位機(jī)構(gòu)a7進(jìn)行調(diào)平與復(fù)位，微調(diào)螺紋副b1從平板玻璃調(diào)整框a3的后端面壓入并固定在平板玻璃框a2上，根據(jù)三點(diǎn)一面原理，通過調(diào)整微調(diào)螺紋副b1的兩側(cè)螺釘使平板玻璃框a2及平板玻璃a1與短轉(zhuǎn)軸a5、長(zhǎng)轉(zhuǎn)軸a6位于同一平面；碟形彈簧復(fù)位機(jī)構(gòu)a7包括壓在平板玻璃調(diào)整框a3四角的碟形彈簧，利用碟形彈簧的反彈力實(shí)現(xiàn)復(fù)位。

如圖3、4所示，鑄造盒體c1的前后端面上設(shè)有兩組平行的轉(zhuǎn)軸孔，各轉(zhuǎn)軸孔中嵌入有滑動(dòng)軸套d1，鑄造盒體c1的前/后端面的轉(zhuǎn)軸孔中安裝有短轉(zhuǎn)軸a5，短轉(zhuǎn)軸a5的內(nèi)側(cè)一端通過銷軸和銷孔固定在平板玻璃組件的平板玻璃調(diào)整框a3上，鑄造盒體c1的另一端面上的轉(zhuǎn)軸孔中安裝有長(zhǎng)轉(zhuǎn)軸a6，長(zhǎng)轉(zhuǎn)軸a6的內(nèi)側(cè)一端通過銷軸和銷孔固定在平板玻璃組件的平板玻璃調(diào)整框a3上，長(zhǎng)轉(zhuǎn)軸a6的外側(cè)一端通過旋轉(zhuǎn)連接板d2與手動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)d3連接，長(zhǎng)轉(zhuǎn)軸a6與旋轉(zhuǎn)連接板d2之間、旋轉(zhuǎn)連接板d2與手動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)d3均采用螺釘連接，手動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)d3位于鑄造盒體c1的外部，通過旋轉(zhuǎn)手動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)d3改變平板玻璃組件的傾斜角度；鑄造盒體c1內(nèi)下蓋板上位于兩平板玻璃組件的內(nèi)側(cè)分別固定設(shè)有一調(diào)零擋塊c5，保證每個(gè)平板玻璃a1只能朝一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，并且標(biāo)記了起始0°工作面。

如圖5所示，鑄造盒體c1的兩端轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在一個(gè)u型支架上，鑄造盒體c1可在u型支架上繞光軸旋轉(zhuǎn)并在需要的角度位置鎖緊定位。u型支架包括有兩個(gè)兩端支撐板c2、一個(gè)整體底板e(cuò)1以及用于鎖緊定位的緊固螺釘，兩端支撐板c2上設(shè)有旋轉(zhuǎn)角度指示盤。鑄造盒體c1處在兩端支撐板c2的支撐環(huán)抱中，需要調(diào)節(jié)偏振角時(shí)，可以讓整個(gè)盒體繞光軸旋轉(zhuǎn)。手動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)d3上有角度指示刻線，角度值可以直接讀出。

如圖6所示，偏振盒f2正對(duì)積分球f1的出光孔，積分球和偏振盒一起組成可調(diào)偏振度光源系統(tǒng)。

可調(diào)偏振度光源在實(shí)驗(yàn)中和高精度的專研的測(cè)線偏振儀器：光譜偏振分析儀做比對(duì)實(shí)驗(yàn)，可調(diào)偏振度光源的理論計(jì)算偏振度和光譜偏振分析儀實(shí)測(cè)偏振度，在所有的角度范圍內(nèi)其誤差均在2‰之內(nèi)，出射偏振度的精度得到很好的實(shí)測(cè)驗(yàn)證；可調(diào)偏振度光源在實(shí)驗(yàn)的偏振定標(biāo)實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常會(huì)使用到，并且具有手動(dòng)調(diào)節(jié)方便，裝置整體體積和重量較小，搬動(dòng)方便等特點(diǎn)，在航空偏振儀器和航天偏振儀器的偏振定標(biāo)過程中發(fā)揮了巨大作用。