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基于离轴三反的同时全偏振成像仪的偏振定标方法

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光学学报 2018年第9期38卷 207-214页

作者：陶菲宋茂新洪津孙晓兵凌明椿张元贞匡大鹏中国科学院安徽光学精密机械研究所安徽合肥230031 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室安徽合肥230031 中国科学技术大学安徽合肥230026

同时全偏振成像仪是一种基于大口径离轴三反系统的高空间分辨率偏振遥感器,它采用棱镜分振幅的同时偏振测量方法。由于仪器偏振器件多,特性复杂,导致仪器的测量矩阵偏离理想值。为保证仪器的偏振测量精度,需要进行有效的偏振定标。提出... 详细信息

同时全偏振成像仪是一种基于大口径离轴三反系统的高空间分辨率偏振遥感器,它采用棱镜分振幅的同时偏振测量方法。由于仪器偏振器件多,特性复杂,导致仪器的测量矩阵偏离理想值。为保证仪器的偏振测量精度,需要进行有效的偏振定标。提出了一种利用标准线偏振光源与圆偏振光源对一种分振幅型同时偏振成像仪进行定标的方法。线偏振定标源定标仪器测量矩阵的前三列,利用最小二乘拟合傅里叶系数获得定标系数;圆偏振定标源定标仪器测量矩阵的第4列,采用将光源旋转90°测量两次求平均的方法消除光源圆偏振态的非理想性。最后通过实验验证了同时全偏振成像仪的偏振测量精度,结果表明:定标后偏振测量精度优于1%(P≤0.3)。

关键词：测量偏振定标离轴三反偏振成像仪

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基于云偏振的偏振成像仪参量检验方法

光子学报 2021年第5期50卷 223-232页

作者：涂碧海姚萍萍李树提汝芳孟炳寰黄禅洪津中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所合肥230031 中国科学技术大学合肥230026 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室合肥230031 桂林电子科技大学电子工程与自动化学院广西桂林541004

依据云偏振辐射传输仿真结果,选取具有偏振虹特性的水云作为实验目标,对关键偏振参量的空间环境适应性进行检验。针对偏振成像仪宽幅成像特点,通过云相态识别大面积水云,使用水云不同检偏方向的测量数据,根据仪器偏振辐射模型,对相对透... 详细信息

依据云偏振辐射传输仿真结果,选取具有偏振虹特性的水云作为实验目标,对关键偏振参量的空间环境适应性进行检验。针对偏振成像仪宽幅成像特点,通过云相态识别大面积水云,使用水云不同检偏方向的测量数据,根据仪器偏振辐射模型,对相对透过率、起偏度参量进行检验。计算结果表明:相对透过率变化小于0.2%,光学镜头起偏度变化小于0.01,仪器状态稳定,同时验证了偏振成像仪通过云偏振特性对云相态的辨识能力。检验方法及结果可为偏振成像仪在轨检测、定标提供依据,为使用多角度偏振数据的云反演应用提供参考。

关键词：测量偏振成像仪云偏振云相态相对透过率

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多角度偏振成像仪探测器非均匀性校正研究

光子学报 2020年第9期49卷 133-142页

作者：涂碧海姚萍萍孟炳寰翁建文黄禅洪津中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所合肥230031 中国科学技术大学合肥230026 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室合肥230031

像面非均匀性与镜头、探测器组件、空间杂散光、温漂等多种因素相关,单一方法无法有效区分误差源,需逐一校正,针对偏振成像仪通过积分时间调整的在轨工作模式,研究基于多参量校正补偿的探测器非均匀性校正方法.通过探测器综合测试设备,... 详细信息

像面非均匀性与镜头、探测器组件、空间杂散光、温漂等多种因素相关,单一方法无法有效区分误差源,需逐一校正,针对偏振成像仪通过积分时间调整的在轨工作模式,研究基于多参量校正补偿的探测器非均匀性校正方法.通过探测器综合测试设备,获取温度、暗电流、曝光时间、光谱响应率等敏感因素数据,经过暗电流、帧转移效应、温度补偿和环境参量的校正,对探测器非均匀性进行多点法校正,消除了像面低频不均衡响应差异和邻域高频差异.实验表明,95%满阱单帧数据像元响应不一致性由1.141%降至0.513%,校正后数据噪声表现为散粒噪声,校正后有良好的动态范围调节能力和线性度,基于多参量的非均匀性校正方法为仪器的定标校正和在轨快速计算提供了数据支撑,为后续偏振遥感仪器提供有效参考.

关键词：偏振成像仪电荷耦合器件多参量校正法成像非均匀性曝光时间

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多角度偏振成像仪偏振探测性能与检测

光学学报 2020年第7期40卷 117-129页

作者：涂碧海洪津姚萍萍孟炳寰袁银麟张苗苗翁建文中国科学院安徽光学精密机械研究所安徽合肥230031 中国科学技术大学安徽合肥230026 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室安徽合肥230031

多角度偏振成像仪用于获取全球大气气溶胶和云性质参数,能探测大气多角度偏振信息。偏振探测是仪器的重要特性,大视场光学仪器起偏效应显著,应予以定标校正。在轨运行前通过实验室、外场对偏振探测性能进行全面检测。在轨运行时,设计基... 详细信息

多角度偏振成像仪用于获取全球大气气溶胶和云性质参数,能探测大气多角度偏振信息。偏振探测是仪器的重要特性,大视场光学仪器起偏效应显著,应予以定标校正。在轨运行前通过实验室、外场对偏振探测性能进行全面检测。在轨运行时,设计基于自然目标偏振特性的在轨检测方法,进行数据校正后,再对大范围海洋耀光和水云偏振虹进行分析,通过偏差分布图像可在复杂多云的数据环境中直观显示仪器状态,实现了全视场偏振探测性能的快速评测,验证了地面应用系统数据处理的有效性。在轨偏振探测性能与实验室、外场检测的性能一致,探测精度满足优于0.02的设计指标。检测数据为气溶胶和云反演应用提供重要依据,各阶段检测方法为广角偏振遥感仪器检测提供参考。

关键词：测量偏振成像仪偏振探测偏振光源在轨评测

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多通道型偏振成像仪的偏振定标

光学精密工程 2017年第5期25卷 1126-1134页

作者：杨斌颜昌翔张军强鞠学平中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049

为了解决多通道型偏振成像仪的偏振定标问题,提出了一种基于积分球无偏光源的偏振定标方法。通过研究偏振光束与光学器件的相互作用,推导出多通道型偏振成像仪的矢量辐射传输模型,确定了需要标定的参数。运用无偏光源标定系统的偏振效应... 详细信息

为了解决多通道型偏振成像仪的偏振定标问题,提出了一种基于积分球无偏光源的偏振定标方法。通过研究偏振光束与光学器件的相互作用,推导出多通道型偏振成像仪的矢量辐射传输模型,确定了需要标定的参数。运用无偏光源标定系统的偏振效应,基于矢量辐射传输模型对中心视场绝对辐射定标系数、光学镜头起偏度和系统低频相对透过率等关键参数进行了标定,通过分析标定结果求解了系统全视场的穆勒矩阵。最后,使用可调偏振度光源验证了仪器典型视场的偏振定标精度。研究结果表明,基于无偏光源的偏振定标方法可以有效提高多通道型偏振成像仪的偏振定标效率;经偏振定标后仪器在目标偏振度低于20%时的偏振测量误差小于1%,满足大气气溶胶测量精度的要求。

关键词：偏振定标偏振成像仪多通道穆勒矩阵偏振效应

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多波段偏振成像仪的实验室定标研究

大气与环境光学学报 2019年第4期14卷 303-312页

作者：丁满超翟文超张权庞伟伟李新郑小兵中国科学技术大学环境科学与光电技术学院安徽合肥230026 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室安徽合肥230031

介绍一种多波段偏振成像仪的集成设计及实验室偏振定标方案。通过可调偏振度光源验证仪器偏振定标精度,在10°视场内,当光源偏振度低于0.6时,仪器490 nm通道偏振度测量相对误差优于1.6%,670nm通道偏振度测量相对误差优于1.7%。设计了多... 详细信息

介绍一种多波段偏振成像仪的集成设计及实验室偏振定标方案。通过可调偏振度光源验证仪器偏振定标精度,在10°视场内,当光源偏振度低于0.6时,仪器490 nm通道偏振度测量相对误差优于1.6%,670nm通道偏振度测量相对误差优于1.7%。设计了多波段偏振成像仪的系统软件,详细介绍了各个功能模块及自动化观测算法,通过敦煌辐射校正场外场试验,验证了仪器野外运行的稳定性以及系统软件设计的合理性与实用性.

关键词：偏振成像仪偏振定标敦煌辐射校正场像元配准

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多角度偏振成像仪相对光谱响应定标方法

大气与环境光学学报 2019年第1期14卷 57-65页

作者：翁建文袁银麟康晴涂碧海李健军洪津郑小兵中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室安徽合肥230031 中国科学技术大学安徽合肥230026

相对光谱响应是检测和评估多角度偏振成像仪性能的基本参数之一。采用基于激光泵浦氙灯光源的单色仪、消偏器、参考探测器和45°分束镜,搭建了一套多角度偏振成像仪相对光谱响应测量装置。采用分束镜同步测量的方法,降低光源的非稳定性... 详细信息

相对光谱响应是检测和评估多角度偏振成像仪性能的基本参数之一。采用基于激光泵浦氙灯光源的单色仪、消偏器、参考探测器和45°分束镜,搭建了一套多角度偏振成像仪相对光谱响应测量装置。采用分束镜同步测量的方法,降低光源的非稳定性影响;针对测试过程繁琐和测试时间长的问题,在基于现有不同开发平台开发的单色仪和数据采集系统的基础上,采用ActiveX控件与动态链接库技术,研制了一套相对光谱响应自动测试系统,降低时间非稳定性影响,提高测量精度和效率。采用多角度偏振成像仪490 nm和865 nm偏振通道作为应用案例,开展了相对光谱响应的整机测试实验。实验结果表明多角度偏振成像仪中心波长测量极差值与带宽均值的比值精度在0.11%以内,满足响应非一致性优于0.6%的定标要求。

关键词：光谱偏振成像仪单色仪同步测量自动测试系统

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星载偏振相机模拟前端单粒子锁定及损伤机理

红外与激光工程 2022年第3期51卷 382-390页

作者：姚萍萍涂碧海邹征宇许智龙张爱文孙亮骆冬根洪津中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所安徽合肥230031 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室安徽合肥230031

单粒子锁定效应容易引起星载遥感仪器产生故障。针对空间高能粒子辐射环境诱发的偏振遥感相机性能退化问题,利用高能重离子和皮秒脉冲激光对星载偏振成像仪选用的模拟前端信号处理器开展了试验研究,获得了此类器件的单粒子锁定特点,为... 详细信息

单粒子锁定效应容易引起星载遥感仪器产生故障。针对空间高能粒子辐射环境诱发的偏振遥感相机性能退化问题,利用高能重离子和皮秒脉冲激光对星载偏振成像仪选用的模拟前端信号处理器开展了试验研究,获得了此类器件的单粒子锁定特点,为工程设计及试验评估提供了参考。试验结果显示:偏振成像仪选用的模拟前端信号处理器对重离子诱发的单粒子锁定比较敏感,单粒子锁定LET阈值处于4.4~13.4 MeV·cm^(2)·mg^(-1)之间。针对模拟前端芯片LET阈值偏低的问题,提出了一种模拟供电端和数字供电端串联大功率防闩锁限流电阻和在轨定时开关机的设计方法。试验结果表明,该方法可有效避免器件单粒子锁定造成的器件过流烧毁及仪器失效等故障。研究结果可为星载偏振相机用模拟前端信号处理器抗辐射加固设计和单粒子地面模拟实验方法的建立提供技术基础与保障。

关键词：偏振成像仪高能粒子脉冲激光单粒子锁定模拟前端

星载面阵CCD性能测试系统设计及温度影响分析

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中国激光 2020年第9期47卷 308-317页

作者：姚萍萍许孙龙涂碧海于新宇崔珊珊骆冬根洪津中国科学院安徽光学精密机械研究所安徽合肥230031 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室安徽合肥230031

针对多角度偏振成像仪探测器光电性能的评估需求,研制一套图像传感器光电性能参数通用测试系统,并提出一种基于珀耳帖效应的热电制冷器和低温循环机相组合的探测器控温方法。实验结果表明积分球的光源稳定性为0.036%,照度均匀度≥99.3%... 详细信息

针对多角度偏振成像仪探测器光电性能的评估需求,研制一套图像传感器光电性能参数通用测试系统,并提出一种基于珀耳帖效应的热电制冷器和低温循环机相组合的探测器控温方法。实验结果表明积分球的光源稳定性为0.036%,照度均匀度≥99.3%,探测器制冷系统降温速率约为2.2℃/min,温控精度优于±0.15℃,实现在-10~25℃的工作温度范围内对量子效率、光响应不一致性、暗电流、满阱电荷和光响应非线性等关键性能参数的测量,多角度偏振成像仪探测器不同波长下的光响应不一致性优于3%,光响应非线性优于1%,工作温度升高至9℃暗电流增加1.25倍,近红外波段的量子效率变化3.58个百分点。探测器性能的评估为多角度偏振成像仪整机的性能测试和定标需求提供保障。

关键词：测量偏振成像仪电荷耦合器件光电性能温度控制半导体制冷器