偏振光的动态接收与识别系统设计(6)
4.1.2 常规测量技术
常规的光测量期间一般检测的是光强，相位的变化无法检测到。因此偏振光的测量一直被制约。而且采用的方法多为机械转动法[16]。即使待检测的偏振光通过1/4波片和起偏器对偏振光的参量进行测量，通过旋转波片寻找极值点，导出两个光强值，从而可得到偏振光的琼斯矩阵参量。由于该方法只能对单条光路进行接受检测，需要旋转起偏器和1/4波片，旋转的过程中有延迟，因此只能检测稳定状态下的偏振光，无法对高速变化的偏振态光场进行检测。
常规测量技术限制实时测量的因素是单光路检测，需要变换检偏器的角度，变换过程中产生延迟。因此若需要满足高速实时测量的条件，可将光路用偏振分束棱镜分为两束，分别测量椭圆偏振光经过波片变成的互相垂直的两线性偏振分量的光强，即可在同一时间得到偏振光的完整信息，从而实现实时测量。
4.1.3 高速实时测量技术
由文章第二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[17]，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（部分偏振光中的自然光被滤除），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。
在光场时变以及接收器为旋转或运动状态的情况下，如在激光制导中，若用普通的检测方法确定方位角Ψ后，偏振光的偏振态已经改变了，结果便失效了。因此，本研究采用同时测量参量的方法。即将待检测的偏振光束用偏振分光棱镜分离开来分别同时进行测量，实时得到椭圆偏振光的描述参量，进而判断出偏振光的形态以及偏振光的旋转方向。这种方法也叫分束测量法。
下面的章节将详细介绍该方法的光学系统。
4.2 光学系统的设计
4.2.1 系统设计原理
由于光的偏振状态用椭圆度以及旋向可以更直观的表示，因此一般测量的过程为旋转检偏器，确定方位角Ψ后，再测量用来计算长短轴的光电流。由于这个测量并不同步，因此在测过方位角Ψ后，由于光场时变或者接收器的运动等，偏振光的旋向等已经改变，因此测量后得到的结果有很大的误差。本研究采用同时测量所有参量的方法，之后解算出第二组参量，这样可以得到椭圆偏振光的即时偏振态[17]。
偏振光的动态接受和识别系统装置由两部分组成：光路接收系统和电路检测系统。需要被接受和识别的光信号通过光路接受系统将转化成电路信号，再通过电路检测系统进行滤波、放大处理后，转换成可读的数字信号送入单片机处理并显示出来。具体的流程如图4.2所示：
图4.2 偏振光动态识别流程图
即通过接收待检测的偏振光的光学系统精确、即时的识别出偏振光的偏振态，并将偏振信息通过信号放大电路获得含偏振态信息的光电流，再通过数模转换交送给单片机进行处理，输出显示结果。本文主要研究光学接受系统部分。由于本研究中，需要测量的偏振光是动态变化的，因此光学系统如何快速、实时的将偏振态信息反馈给电路检测系统是研究的重点所在。普通的光学系统需要通过旋转检偏器寻找最大、最小光强处，再进行测量，显然不能满足条件，因此下文将主要研究如何可以快速测量偏振态。