四通道阵列偏振成像自适应光学系统设计

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1、第４６卷第６期激光与红外Ｖｏｌ．４６，Ｎｏ．６２０１６年６月ＬＡＳＥＲ＆ＩＮＦＲＡＲＥＤＪｕｎｅ，２０１６文章编号：１００１５０７８（２０１６）０６０７３１０６·光电技术与系统·四通道阵列偏振成像自适应光学系统设计高明，王川，刘钧，吕宏（西安工业大学光电工程学院，陕西西安７１００２１）摘要：在大气湍流影响下，为了实现对远距离目标偏振成像，基于孔径分割技术和自适应补偿技术，设计了四通道阵列偏振成像自适应光学系统。偏振成像部分采用四通道阵列结构，每个偏振通道获取目标不同偏振分量的强度图像，从而实现同时偏振成像。采用闭环自适应系统对波前畸变进行实时补偿。光学系统的设计焦距为３６４ｍｍ，Ｆ数为

2、２５，工作波长为１０６μｍ，半视场角为±０３°。设计结果表明，系统成像性能接近衍射极限，可以实现同时偏振成像和波前畸变的校正。关键词：偏振成像；四通道阵列；波前畸变；自适应光学系统中图分类号：ＴＨ７４文献标识码：ＡＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１５０７８．２０１６．０６．０１７ＤｅｓｉｇｎｏｆｆｏｕｒｃｈａｎｎｅｌａｒｒａｙｐｏｌａｒｉｚｅｄｉｍａｇｉｎｇａｄａｐｔｉｖｅｏｐｔｉｃａｌｓｙｓｔｅｍＧＡＯＭｉｎｇ，ＷＡＮＧＣｈｕａｎ，ＬＩＵＪｕｎ，ＬＨｏｎｇ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＯｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ′ａｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＵｎｉｖｅ

3、ｒｓｉｔｙ，Ｘｉ′ａｎｐｒｏｖｉｎｃｅ７１００２１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏａｃｈｉｅｖｅｔｈｅｌｏｎｇｒａｎｇｅｔａｒｇｅｔｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｉｍａｇｉｎｇｕｎｄｅｒｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅ，ａｆｏｕｒｃｈａｎｎｅｌａｒｒａｙｐｏｌａｒｉｚｅｄｉｍａｇｉｎｇａｄａｐｔｉｖｅｏｐｔｉｃａｌｓｙｓｔｅｍｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｂａｓｅｄｏｎａｐｅｒｔｕｒｅｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎａｎｄｓｅｌｆａｄａｐｔｉｏｎｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙＩｎｏｒｄｅｒｔｏａｃｈｉｅｖｅｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｐｏｌ

4、ａｒｉｚａｔｉｏｎｉｍａｇｉｎｇ，ｔｈｅｐａｒｔｏｆｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｉｍａｇｉｎｇｓｙｓｔｅｍｕｓｅｓａｎａｒｒａｙｏｆｆｏｕｒｃｈａｎｎｅｌｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ，ａｎｄｅａｃｈｃｈａｎｎｅｌｃａｎｏｂｔａｉｎｔｈｅｉｎｔｅｎｓｉｔｙｉｍａｇｅｏｆｔｈｅｔａｒｇｅｔｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓＴｈｅｎｔｈｅｃｌｏｓｅｄｌｏｏｐａｄａｐｔｉｖｅｓｙｓｔｅｍｉｓｕｓｅｄｔｏｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｗａｖｅｆｒｏｎｔａｂｅｒｒａｔｉｏｎｒｅａｌｔｉｍｅＴｈｅｆｏｃａｌｌｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｏｐｔｉｃａｌｓｙｓｔｅｍｉｓ３６４ｍｍ，Ｆｎ

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6、ｔｉｖｅｏｐｔｉｃｓｓｙｓｔｅｍ１引言曝光获取同一景物多幅不同偏振方向偏振图像，能［２－３］偏振成像通过获取目标偏振信息可以有效提高很好解决时序测量方法存在的关键问题。Ｐｅｚ［４］目标观测和识别能力，早期的偏振成像技术多采用ｚａｎｉｔｉ等人将孔径分割原理应用于中红外偏振成分时偏振成像，由于需要依次获取多幅偏振图像，探像系统中，优点是不存在过多的分光元件，光学系统测时间较长，图像配准精度低，会带来测量误差和虚稳定。但是红外系统二次成像会带来体积和重量的［１］［５］［６］假偏振信息。同时偏振成像探测技术通过一次增加。２００７年，ＳｅａｎＭｏｕｌｔｒｉｅ等人将孔径分割基金项目：陕西省教育厅重点实

7、验室科学研究计划项目（Ｎｏ１４ＪＳ０３４；Ｎｏ１４ＪＫ１３５０）资助。作者简介：高明（１９６４－），男，教授，理学博士，从事光学设计理论及技术，光电精密测试技术，光大气传输理论及技术的科学研究工作。Ｅｍａｉｌ：１３６２９２９７９０１＠１６３ｃｏｍ通讯作者：王川（１９９０－），男，硕士研究生，主要研究方向为光学设计。Ｅｍａｉｌ：４１３２５６７１３＠ｑｑｃｏｍ收稿日期：２０１５１１２５；修订日期：２