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专利号: 2022112838796
申请人: 长春理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.反射式室内模拟测量大气烟雾穆勒矩阵特性的装置,包括激光发射系统(1)、偏振光起偏系统(2)、偏振光检偏系统(4)和计算机数据处理系统(5),所述计算机数据处理系统(5)与偏振光检偏系统(4)通信连接,其特征在于:还包括反射式大气烟雾模拟系统(3),所述激光发射系统(1)、偏振光起偏系统(2)、偏振光检偏系统(4)和计算机数据处理系统(5)放置在反射式大气烟雾模拟系统(3)的同一侧;所述偏振光起偏系统(2)设置在激光发射系统(1)的出射光路上,偏振光起偏系统(2)由沿着光的传播方向依次布置的偏振片一(201)、电光调制器一(202)和电光调制器二(203)组成,偏振光起偏系统(2)配置为将其接收到的激光光束转换为0°线偏振光、90°线偏振光、+45°线偏振光、‑45°线偏振光、左旋圆偏振光或右旋圆偏振光中的一种;反射式大气烟雾模拟系统(3)置于偏振光起偏系统(2)的出射光路上,反射式大气烟雾模拟系统(3)包括反射镜阵列一(301)、气体粒子储存室(302)和反射镜阵列二(303),反射镜阵列一(301)和反射镜阵列二(303)分别设置在气体粒子储存室(302)两侧,反射式大气烟雾模拟系统(3)配置为将其接收到的偏振光经由反射镜阵列一(301)和反射镜阵列二(303)中相对应设置的反光镜来回反射后射向偏振光检偏系统(4);偏振光检偏系统(4)设置在反射式大气烟雾模拟系统(3)的出射光路上,所述偏振光检偏系统(4)由沿着光的传播方向依次布置的电光调制器三(401)、电光调制器四(402)、偏振片二(403)和CCD探测器(404)组成,偏振光检偏系统(4)用于接收反射式大气烟雾模拟系统(3)所射出的偏振光并对该偏振光进行检偏。

2.根据权利要求1所述的反射式室内模拟测量大气烟雾穆勒矩阵特性的装置,其特征在于:所述激光发射系统(1)包括激光器(101)和滤光片(102),滤光片(102)设置在激光器(101)的出射光路上。

3.根据权利要求1所述的反射式室内模拟测量大气烟雾穆勒矩阵特性的装置,其特征在于:以水平方向为基准轴,所述偏振片一(201)调节角度的范围为0°~360°。

4.根据权利要求1所述的反射式室内模拟测量大气烟雾穆勒矩阵特性的装置,其特征在于:所述计算机数据处理系统(5)与偏振光检偏系统(4)中的CCD探测器(404)通信连接。

5.根据权利要求1所述的反射式室内模拟测量大气烟雾穆勒矩阵特性的装置,其特征在于:所述反射镜阵列一(301)和反射镜阵列二(303)均由并列设置的至少两个反射镜组构成,每个反射镜组由互成90°的两个反射镜组成,并且每个反射镜与射向自身的入射光成

45°角放置。

6.反射式室内模拟测量大气烟雾穆勒矩阵特性的方法,其特征在于,该方法基于权利要求1‑5中任一项所述的反射式室内模拟测量大气烟雾穆勒矩阵特性的装置进行操作,具体包括如下步骤:步骤一、前期准备

①将激光发射系统(1)、偏振光起偏系统(2)、反射式大气烟雾模拟系统(3)、偏振光检偏系统(4)和计算机数据处理系统(5)放置于光路中,并进行光路调试;

②向气体粒子储存室(302)中注入含有烟雾粒子的气体;

步骤二、将偏振光起偏系统(2)中的偏振片一(201)的快轴调制为0°且保持不变,然后将电光调制器一(202)和电光调制器二(203)的快轴分别调制为45°和90°且保持不变,电光调制器一(202)和电光调制器二(203)外加电压都设置为0,相位延迟都设置为0°,用以产生

0°线偏振光;开启激光发射系统(1),激光发射系统(1)发射出的激光光束进入偏振光起偏系统(2),经偏振光起偏系统(2)起偏后入射至气体粒子储存室(302),并穿过气体粒子储存室(302)射向反射镜阵列二(303),经反射镜阵列二(303)反射后再次穿过气体粒子储存室(302)射向反射镜阵列一(301),形成平行光束,如此来回反射不断地穿过气体粒子储存室(302),以使光束携带烟雾粒子信息;

步骤三、将偏振片二(403)的快轴调制为0°且保持不变,并将电光调制器三(401)和电光调制器四(402)的快轴方向分别设置为90°和45°且不变,调节施加在电光调制器三(401)和电光调制器四(402)上的电压,利用可变的电压产生相位延迟,以获得0°线偏振光、90°线偏振光、+45°线偏振光、‑45°线偏振光、左旋圆偏振光和右旋圆偏振光,从而得到起偏为0°线偏振光,检偏分别为0°线偏振光、90°线偏振光、+45°线偏振光、‑45°线偏振光、左旋圆偏振光和右旋圆偏振光时的六组光强图样;

步骤四、重复步骤二,并将步骤二中偏振光起偏系统(2)分别调节为+45°线偏振光、90°线偏振光、‑45°线偏振光、左旋圆偏振光和右旋圆偏振光进行起偏,并重复步骤三,依次对应调节电光调制器三(401)和电光调制器四(402)进行0°线偏振光、90°线偏振光、+45°线偏振光、‑45°线偏振光、左旋圆偏振光和右旋圆偏振光检偏,分别获取其余三十组穆勒矩阵测量的光强图样并统计;

步骤五、计算机数据处理系统(5)将三十六组光强图样分别记录下来,并且进行穆勒矩阵计算得出穆勒矩阵的十六幅图像。

7.根据权利要求6所述的反射式室内模拟测量大气烟雾穆勒矩阵特性的方法,其特征在于,所述步骤三中,调节施加在电光调制器三(401)和电光调制器四(402)上的电压,利用可变的电压产生相位延迟,以获得0°线偏振光、90°线偏振光、+45°线偏振光、‑45°线偏振光、左旋圆偏振光和右旋圆偏振光的过程为:

0°线偏振光的调节方式是将电光调制器三(401)和电光调制器四(402)的快轴方向分别设置为90°和45°且保持不变,并将偏振片二(403)的快轴调制为0°且保持不变;

90°线偏振光、+45°线偏振光、‑45°线偏振光、左旋圆偏振光和右旋圆偏振光的调节方式分别是通过设置电光调制器三(401)外加电压为0,相位延迟0°和电光调制器四(402)外加电压为一个正半波电压,相位延迟180°,以使产生90°线偏振光;电光调制器三(401)外加电压为负二分之一半波电压,相位延迟‑90°和电光调制器四(402)外加电压为正二分之一半波电压,相位延迟90°,以使产生+45°线偏振光;电光调制器三(401)外加电压为正二分之一半波电压,相位延迟90°和电光调制器四(402)外加电压为正二分之一半波电压,相位延迟90°,以使产生‑45°的线偏振光;以及电光调制器三(401)外加电压为0,相位延迟0°和电光调制器四(402)外加电压为负二分之一半波电压,相位延迟‑90°,以使产生左旋圆偏振光;电光调制器三(401)外加电压为0,相位延迟0°和电光调制器四(402)外加电压为正二分之一半波电压,相位延迟90,以使产生右旋圆偏振光。