为了满足偏振扫描仪的偏振测量精度要求,提出一种利用偏振扫描仪星上偏振定标器精确测量标准偏振态数值的方法。首先介绍了偏振扫描仪的技术特点、测量原理和偏振定标模型;其次结合仪器特性,将地球反照光+线偏振定标器/非偏振定标器作为在轨偏振定标的偏振态标准源;然后分别设计了专用的线偏振定标器和非偏振定标器;最后利用马吕斯定律确定线偏振定标器的偏振态数值,将星下点数据筛选出线偏振度小于0.4的下垫面反射光作为非偏振定标器的有效光源,以获得符合要求的非偏振光。所设计的定标器符合全光路、全孔径、端到端的要求,可保障长期在轨偏振测量精度为0.005。

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%, 670 nm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。

系统级偏振定标是多角度偏振成像仪(Directional polarization camera, DPC)研制过程 中的关键环节,对于提高大气气溶胶和云相态等定量化探测应用具有重要意义。 结合矩阵光学和辐射度学理论,建立了多角度偏振成像仪偏振响应定标模型,对关键影响参量进行定标。采用大口径积分球参考 光源和分视场测量方法,消除了光楔平板对DPC三检偏通道视场非一致性的影响,实现了高频和低频相对透过率的高精度测量。 采用傅里叶级数的分析方法,建立全视场起偏度的测量模型,消除参考光源偏振方位角绝对位置引入的测量误差,实现光学系统 偏振特性的准确测量。采用可调偏振度光源和大口径积分球辐射源,开展了偏振定标精度的比对验证实验和精度分析。测试 结果表明,全视场偏振定标精度优于0.5%,自然光状态下的偏振定标精度优于0.05%,验证了宽视场偏振遥感器 偏振辐射响应定标模型的合理性,说明该系统级偏振定标方法可满足宽视场光学偏振遥感器的高精度偏振观测科学应用要求。

针对地基大口径望远镜的机上自适应光学系统构建的低轨空间目标偏振成像系统, 提出一种基于非偏振标准星和机上起偏装置的宽带偏振定标方法。该方法以非偏振标准星作为光源, 并在望远镜系统的一次像面处加入起偏装置对入射光的偏振态进行调制, 再结合基于非线性最小二乘拟合的偏振定标方法分两步对整个偏振成像系统进行宽带偏振定标。为验证该偏振定标方法的效果, 利用Matlab软件基于相干矩阵和偏振追迹构建了相应的模型进行仿真分析, 仿真结果表明该偏振定标方法可以有效减小望远镜系统偏振效应对偏振探测准确性的影响, 并且偏振定标元件的初始角度误差在±5°范围内时对偏振定标准确性的影响极小。

介绍了多光谱分孔径同时探测系统的偏振定标方法。根据探测系统的特点，分析引起探测系统偏振效应的主要因素，包括偏振片消光比、装配误差导致的检偏器透过轴角度偏差和绝对光谱响应度；推导带有偏振片消光比、角度偏差和绝对光谱响应度的系统探测矩阵；设计具体实验，并求解系统探测矩阵中的未知定标数据；利用偏振度可调的光源对偏振定标方法及定标数据进行验证。结果表明，使用490，670，870，1610 nm波段，在输入偏振光的偏振度为20%时，测得偏振度的偏差分别为0.74%，0.01%，0.80%，0.59%，满足探测系统对实际偏振测量精度指标的要求。所提出的偏振定标方法有效可行，为该探测系统的实际应用提供了基础。

研究了基于四分之一波片-复合双折射光楔-偏振片空间调制结构的定标方法, 并给出了相应的光谱、辐射定标方程。基于结构的偏振调制原理, 提出了线性最小二乘偏振定标方法。仿真分析表明, 该定标方法对于调制结构偏振调制系数的定标精度要比传统的四点法更高, 最小二乘定标法得到的调制系数与真实调制系数间的偏差波动在整个调制周期内约为2×10-4, 且呈随机分布。

移动载体上的卫星通信天线由于载体姿态变化、雨衰、多径效应等环境因素引起的极化失配通常会导致通信质量差，严重时甚至无法通信等问题。针对该问题，文中通过对极化域的分析与研究，提出了一种电调极化技术，实现了天线的极化校准。该技术通过控制一对正交线极化波的幅度、相位，可实时进行极化调整，使接收天线的极化状态与发射天线的极化状态相匹配，从而能够最大限度地接收发射电磁波的功率，保证通信质量。经测试，采用该技术校准之后的 Ku频段 0.6 m动中通天线的交叉极化隔离度可达 30 dB以上，可满足卫星通信要求。

通道式偏振遥感器可获取目标光谱辐亮度、偏振度和偏振方位角等多维度信息,是目前最常用的偏振遥感探测的主要仪器类型之一。介绍了通道 式偏振遥感器偏振定标的原理,根据矩阵光学理论和辐射度学理论,构建新的Stokes矩阵,从光谱维建立完善的偏振定标模型,分析了需要定标反 演的参数,并给出了相应的定标方法,可为类似的通道式偏振遥感器的偏振定标工作提供参考。

由于传统的斯托克斯椭偏仪定标方法中入射光源的偏振效应、定标单元中光学元件的制造与装调误差都会降低仪器矩阵的定标精度, 从而影响偏振态的测量精度, 本文提出了基于非线性最小二乘拟合算法的仪器矩阵偏振定标方法。该方法将描述定标单元的参量和仪器矩阵的所有矩阵元一起作为未知参数, 根据偏振光学传输理论建立探测光强与未知参数的函数关系式; 然后,基于非线性最小二乘拟合方法拟合实际探测光强随定标单元方位角的变化曲线, 进而得到斯托克斯椭偏仪的仪器矩阵。实验中使用该方法和传统方法在500~700 nm波段分别定标了KD*P型斯托克斯椭偏仪的仪器矩阵。结果显示, 新方法在500~600 nm波段获得的斯托克斯参数的总均方根(RMS)偏差为1.6%, 较传统定标方法提高约0.5%; 波长大于600 nm时, 由于系统信噪比降低使得新方法的测量精度降为2.4%, 但仍然远高于传统方法的测量精度。结果表明, 提出的方法简单易行, 适用于各种斯托克斯椭偏仪的仪器矩阵定标。