一種偏振輻射定標裝置及其實現方法與流程
本發明涉及空間遙感技術、輻射定標技術，具體指一種使用于空間遙感儀器的地面偏振輻射定標試驗裝置，可應用于測量與確定偏振探測儀器、輻射探測儀器的偏振光參量與響應值之間的關系，具有光強穩定均勻、偏振態調節范圍大(偏振度0～1，偏振角0°～360°)、測量精度高(優于1％)等優點。
背景技術：
空間定量遙感儀器在應用之前，需要預先在地面完成定標試驗，確定輸入物理量與儀器測量響應值之間的關系。對于空間偏振探測儀器，要完成偏振輻射定標試驗，確立入射偏振光Stokes參量與儀器響應值的關系，從而在應用時才能夠依據測量值來得到入射偏振光的Stokes參量。
目前，關于偏振輻射的計量方面尚缺乏有關國家標準，如何構造標準偏振輻射源、如何傳遞偏振輻射標準尚屬研究空白。
作為空間偏振探測儀器研制的領先國家，法國空間研究中心CNES在研制空間偏振探測儀器POLDER的過程中，進行了偏振輻射定標試驗的研究。主要定標試驗設備有：積分球、偏振系統和參考輻射計。其中關鍵的偏振系統用來產生不同偏振度和偏振角的偏振光，其主要構成部件是相互平行的兩塊玻璃板，可沿兩個軸向調節旋轉角度，沿一個軸向旋轉可調節偏振度(0～0.5)，沿另一個軸向旋轉可調節偏振角。該方法的優點是偏振度和偏振角調節方便，缺點是受玻璃板旋轉角度限制、難以獲得高偏振度偏振光，另外光線經過兩塊玻璃板折射和反射后、影響定標精度。
技術實現要素：
本發明裝置的目的是測量偏振探測儀器的偏振定標響應關系，解決偏振輻射源缺乏、無法進行偏振定標測量的問題。
該裝置包括：離軸反射式平行光管1、光學隔振平臺2、高亮度積分球3、標準偏振器4、內調焦準直望遠鏡5、安裝支架6、偏振光計量儀7、數顯萬能轉臺8，其特征在于：
離軸反射式平行光管1用螺釘固定在光學隔振平臺2上；所述的標準偏振器4安裝在高亮度積分球3出光窗口，所述的安裝支架6安裝在數顯萬能轉臺8上，安裝支架6具有0°、90°、±45°安裝方式，數顯萬能轉臺8水平調節角度為0°～360°，偏振光計量儀7安裝于數顯萬能轉臺8上，接收從標準偏振器4發出的標準偏振光；所述的離軸反射式平行光管1、高亮度積分球3、偏振光計量儀7的光軸對齊。
一種基于權利1所述的偏振輻射定標裝置的測量數據處理方法，其特征在于，方法步驟如下：
1)高亮度積分球3與標準偏振器4配合產生標準偏振光。設置高亮度積分球3和標準偏振器4的狀態，使得偏振光狀態偏振度和偏振角確定；
2)被測儀器接收這種偏振光，產生一定的輸出，對應一定的光強信號[I1、I2、I3]；
3)偏振光計量儀7同樣接收步驟1產生的偏振光，得到偏振光的斯托克斯參數[S0、S1、S2]；
4)調整標準偏振器4的角度，重復步驟1)～3)，得到不同偏振狀態的[I1、I2、I3]與對應的[S0、S1、S2]，從而建立兩組變量之間的關系：
偏振輻射定標試驗結果表明，該發明裝置可測量偏振探測儀器對線偏振光的響應方程，與理論上的橢圓響應模型一致。經檢驗，輻射源的輻射穩定性優于0.2％，偏振度調節范圍0～1，偏振角調節范圍0°～360°，所標定的偏振測量精度結果優于1％。
附圖說明
圖1偏振輻射定標試驗裝置
圖2偏振光計量曲線，圖2(a)、圖2(b)分別為偏振光Stokes參量S1、S2與偏振角的關系曲線
圖3被測量儀器的偏振測量曲線，圖3(a)、圖3(b)、圖3(c)分別為透射光強I1、I2、I3與偏振角的關系曲線
圖4被測量儀器的偏振響應曲線，圖4(a)、圖4(b)、圖4(c)分別為偏振光Stokes參量S1與透射光強I1、I2、I3的關系曲線
具體實施方式
本發明裝置的測量試驗方法是：
離軸反射式平行光管1安放在光學隔振平臺2上，配合使用內調焦準直望遠鏡5，用于檢驗平行光管入射光與被測儀器光軸之間的準直性。
高亮度積分球3與標準偏振器4配合產生標準偏振光。被測儀器接收這種偏振光，被測儀器通過安裝支架6安裝于數顯萬能轉臺8上，這樣可調節被測儀器接收的入射光角度。
偏振光計量儀7安裝于數顯萬能轉臺8上，同樣接收標準偏振光，可測量偏振光的Stokes參量[S0,S1,S2,S3]及偏振度。
通過上述測量，就建立了被測儀器的偏振定標響應關系。
本發明的主要測量設備及其參數如下：
高亮度積分球3：安裝16只進口高穩定度溴鎢燈，適用光譜波段400nm～2000nm，出射光穩定性偏差<0.2％(2小時內)。
標準偏振器4：合作研制，有效面積25mm×25mm，中心波長670nm，偏振度規格0.1～0.99，可調節角度0°～360°。
偏振光計量儀7：進口偏振測量儀器，波長范圍500～910nm，重復精度(Repeatability)≤0.5％，準確度(Accuracy)≤±0.5％。
被測儀器安裝支架6：自行設計加工，具有0°、90°、±45°等安裝方式。
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