偏振光的动态接收与识别系统设计(5)
偏振态 δ值 相对光场位置
右旋圆偏振光 顶部
右旋椭圆偏振光 上半部
线偏振光 中心
左旋圆偏振光 下半部
左旋椭圆偏振光 底部
在双普克尔楔的两侧加上大小均为λ/4、方向相反的两个电压脉冲，则在远场光场，上半部分光场为不同椭圆度的右旋椭圆偏振光组成，下半部分光场则为不同椭圆度的左旋椭圆偏振光组成。而光场中间部分由于相位δ变化互相抵消，因此为线偏振光。
导弹飞行时，若需要判断其处于光场中的准确位置，需要同一时刻测得水平方向和垂直方向的两个数据才可确定坐标。因此，偏振编码系统需要具有水平方向和垂直方向的两个编码器编译出包含位置信息的偏振光场。因此，采用分时调制的方式，合成成包含二文坐标信息的光场。 分时调制的过程如图3.3所示：
图3.3 二文同步空间偏振编码分时调制过程示意图
3.2 目标光场的性质
偏振编码是由激光光源输出一个线偏振光，在光传输的方向上放置一对垂直编码器和水平编码器，加上脉冲电压，对入射光进行相位调制。调制后，光轴的不同位置便会产生均匀变化的椭圆度的偏振光，并且旋向也不同。经过发散的光学系统后，二文空间内便形成了规律的、偏振态呈梯度分布的光场[11]，由此，光场中的光束便携带了位置信息。导弹在空中飞行时，光学系统接受到相应的偏振光，由偏振光的偏振态检测出相对光轴的位置，再根据该位置信息控制飞行器沿着瞄准线飞行。该光场的分布如图3.1所示。
图3.1 光场中偏振梯度分布图
根据现有结论，光束的直径为R=3m，设垂直高度y处的相位差为δy，则有：（3.1）
同理，有水平方向x处的相位差δx的表示方法为： （3.2）
远场二文空间在两个光场进行合成叠加后，形成一个具有偏振梯度的脉冲编码的锥体光束信号。导弹即在这个锥体光束信号中飞向目标[12-14]。
4. 光学系统设计
4.1 偏振光的测量原理
4.1.1 偏振光的检验
对光波电磁的属性的全面了解必须确定它的频率、位相、传播方向、强度、偏振状态等[15]。偏振光一般依靠波片、检偏器等偏振光学器件进行检测。检测的参量一般为光强。
（1）线偏振光的检验
可将线偏振光通过检偏器后，测得其光强I。设线偏振光的振动方向和检偏器透光轴的夹角为θ，线偏振光的振幅为A，则光强分布满足公式 。该定律为马吕斯定律。
（2）圆偏振光和椭圆偏振光的检验
圆偏振光和椭圆偏振光必须先通过1/4波片，将其转化为线偏振光后，再通过检偏器测量其光强和方位，得出其偏振状态。即，必须先将偏振光转变为线偏振光后再测量其光强信号。所以，马吕斯定律是偏振光检测的基础。
因此，偏振光的完整检测系统框图如图4.1所示：
图4.1偏振光完整检测系统框架图
由文章第三章中偏振光的特性可知，描述光波有多个参量，包括传播方向、光强、频率、相位和偏振状态等，而光的偏振态又可用多个参量表示。例如琼斯矩阵、斯托克斯参量、邦加球。琼斯矩阵只能表示完全偏振光，而斯托克斯参量和邦加球可以表示所有的光。但由于我们测量的光场内的光为完全偏振光，而琼斯矩阵测量相对其他两种表达方法来说更为简便，因此本研究选择测量的是光场内偏振光的琼斯矩阵。