基于双折射晶体编码的全斯托克斯矢量实时偏振成像方法与技术研究

Polarization imaging is one of the most concerned techniques for acquiring spatial distribution and physicochemical information. Comparing with the traditional intensity imaging, polarization imaging technique has a great advance in army, civil use and science research and so on. There is a large development gap for satisfying the increasing requirement in application of polarization imaging, especially for simplicity, stability, simultaneity, and completeness. This project focus the basic theory and advanced technology in polarization imaging and propose to study a novel polarization imaging technology with complete Stokes vectors based on pieces of encoded birefringent crystal. In this project, we will study basic principle, technique solution, manufacture process of the encoded birefringent crystal, integration technology of micro-system. The proposed technology has simple structure, good stability, high instantaneity, and good completeness. Based on above results, we will build an experimental setup to validate the property of the proposed method. The proposed technology will supply a new way to achieve simultaneous polarization imaging with complete Stokes vectors, and it will help us to develop a kind of dynamic product for polarization imaging with ourselves intellectual property. In conclusion, the proposed project should be supported because of its potential value in technique and application.

偏振成像探测技术能够获取目标空间分布信息和理化信息，具有传统强度成像探测所不具备的能力和特点，在军事、民用及科学探索方面展现出了巨大的发展潜力，是国内外研究及应用的前沿和热点。为满足不断增长的应用需求，当前偏振成像探测技术在结构简单性、稳定性、实时性、以及完备性等方面仍存在较大发展空间。本项目聚焦偏振成像探测基础理论和创新技术前沿，提出基于双折射晶体编码的全斯托克斯矢量实时偏振成像探测方法和技术研究，独辟蹊径，探索偏振成像基础理论、创新技术方案、双折射晶体编码工艺、微系统集成与测试等，力求形成结构简单、稳定性高、实时性强、完备性好的新型偏振成像探测技术路线。在此基础上，搭建实验系统，开展实验验证，取得实验结果。研究成果或为全斯托克斯矢量实时偏振成像探测技术发展提供新的思路，为偏振成像应用乃至产品化提供新的解决方案，具有独特的科学创新意义、技术发展潜力和工程应用价值。

偏振成像探测技术能够获取目标空间分布信息和理化信息，具有传统强度成像探测所不具备的能力和特点，在军事、民用及科学探索方面展现出了巨大的发展潜力，是国内外研究及应用的前沿和热点。本项目聚焦偏振成像探测，提出基于双折射晶体编码的全斯托克斯矢量实时偏振成像探测方法和技术研究，具体开展双折射晶体编码偏振成像探测方法和机理、双折射晶体编码方案和加工工艺、微系统集成方法和技术等方面研究，并通过试验验证方法可行性。本项目选择硬度和双折射率适中的石英晶体为偏振调制材料，并通过多轮迭代及反复试验，加工完成数十片100μm左右的石英晶体薄片；以石英晶体薄片为基础，加工一系列与快轴方向呈22.5°、深度为17.45μm的周期性光栅，为了提高成品率实际加工周期为60μm，采用多周期覆盖的方式获取偏振调制数据。搭建基于双折射晶体编码的全斯托克斯矢量偏振成像试验系统，采用已知偏振光束对试验系统进行偏振定标，最终对给定偏振态的光束进行全斯托克斯矢量测量，获取试验结果。