近日，我院柏财勋博士在高光谱偏振成像技术研究方面取得新进展，研究成果以“Static full-Stokes Fourier-transform imaging spectropolarimeter capturing spectral, polarization, and spatial characteristics”为题在光学类期刊《Optics Express》发表。
图1 文章首页截图
傅里叶变换高光谱偏振成像技术将目标的二维空间信息、光谱信息和偏振信息的探测技术相融合，以纳米级光谱分辨率获取目标每个空间位置上的Stokes矢量信息，对目标的多维物理化学属性进行有效表征，是光学探测技术领域的一次新突破。研究高光谱偏振成像技术，对于光学遥感、军事侦察、行星探测、生物医学、食品安全、精细农业、环境监测、文物保护等领域具有重要意义和应用价值。在对目标进行空间信息、光谱信息和偏振信息的同步融合测量过程中，往往会损失时域、空域或频域的分辨率，难以实现高维光信息的有效高分辨测量。
本文针对上述问题开展研究，提出一种基于双折射剪切干涉和铁电液晶高速偏振调制的光谱偏振同步成像方法。该方法利用两片式结构解决双折射型傅里叶变换高光谱成像技术中总光程差量值的差异问题，并将铁电液晶FLC作为高速偏振调制器件应用于干涉型高光谱成像仪中，实现高分辨光谱偏振同步成像测量。在研究系统设计、集成关键技术以及光谱偏振信息复原方法的基础上，进行了高光谱偏振成像探测实验。
图2 光谱复原结果
图3 光谱偏振复原结果
图4 伪装网观测实验
本文所提方法的主要创新点包括以下四点：（1）开展高通量干涉成像技术研究，提出一种新型双折射剪切干涉方法。在高通量干涉成像模型中，采用双折射剪切板和补偿板构成新型干涉器，优化设计干涉器的结构参数，实现了更好的光程差分布特性，解决了传统双折射干涉器中光程差非线性以及总光程差差异的问题，有利于光谱数据立方体切片化显示。（2）针对宽波段快速偏振调制问题，提出一种基于铁电液晶的偏振调制方法。采用FLC和相位延迟器的组合形式构建快速时域偏振调制器，有效解决了常规偏振调制器由于采用往复测量、视场分割或频域通道调制的方式，导致时域、空域或频域的分辨率损失的问题。（3）对双折射干涉成像技术和液晶偏振调制技术的高分辨融合采样问题进行研究，提出了四倍率采样成像模式，建立干涉成像和偏振调制的联合采样模型。该技术能够突破常规时域偏振调制型系统的应用场合局限性，可以同时满足地面静态平台和机载、星载连续推扫平台的高效测量需求。（4）为了实现光谱偏振信息的高精度复原，提出并研究了复合信息的复原方法和关键技术。研究基于局部上采样相位相关法的亚像素精度干涉图像配准技术，解决了系统在整体推扫方式下工作时，干涉偏振信号的高精度提取问题。针对新型双折射剪切器的色散效应，研究干涉信号的光程挤压机理和波数校正理论，解决了色散效应引起的光谱展宽问题。
《Optics Express》是Optical Society of America (OSA)出版社发行的光学领域的权威期刊，被中科院文献情报中心评定为物理2区top期刊。
