基于改进模型的新型对角微偏振阵列设计

郝佳; 王燕; 周奎; 余晓畅; 虞益挺

doi:10.37188/OPE.2021.0173

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基于改进模型的新型对角微偏振阵列设计

微纳技术与精密机械 | 更新时间：2021-11-01

- 基于改进模型的新型对角微偏振阵列设计
- Optimized design model of novel diagonal micropolarizer arrays
- 光学精密工程 2021年29卷第10期页码：2363-2374
- 作者机构：
  
  1.西北工业大学深圳研究院，广东深圳 518057
  2.西北工业大学空天微纳系统教育部重点实验室，陕西西安 710072
  3.西北工业大学陕西省微纳机电系统重点实验室，陕西西安 710072
- 作者简介：
  
  [ "郝　佳（1995-），男，陕西渭南人，博士研究生，2021年于西北工业大学获得硕士学位，主要从事微纳偏振光学器件及成像方面的研究。E-mail：haojia@mail.nwpu.edu.cn郝　佳（1995-），男，陕西渭南人，博士研究生，2021年于西北工业大学获得硕士学位，主要从事微纳偏振光学器件及成像方面的研究。E-mail：haojia@mail.nwpu.edu.cn" ]
  [ "虞益挺（1980-），男，浙江宁波人，博士，教授，博士生导师，2003年、2006年、2010年于西北工业大学分别获得学士、硕士和博士学位，主要从事微纳光学成像与传感方面的应用基础研究。E-mail：yyt@nwpu.edu.cn" ]
- 基金信息：
  
  深圳学科布局项目(JCYJ20180508151936092);国家自然科学基金资助项目(51975483);陕西省重点研发计划资助项目(2020ZDLGY01-03)
- DOI：10.37188/OPE.2021.0173
  中图分类号： TH744
- 收稿日期：2021-04-06，
  
  修回日期：2021-05-12，
  
  纸质出版日期：2021-10-15
- 稿件说明：
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郝佳,王燕,周奎等.基于改进模型的新型对角微偏振阵列设计[J].光学精密工程,2021,29(10):2363-2374.

HAO Jia,WANG Yan,ZHOU Kui,et al.Optimized design model of novel diagonal micropolarizer arrays[J].Optics and Precision Engineering,2021,29(10):2363-2374.
郝佳,王燕,周奎等.基于改进模型的新型对角微偏振阵列设计[J].光学精密工程,2021,29(10):2363-2374. DOI： 10.37188/OPE.2021.0173.

HAO Jia,WANG Yan,ZHOU Kui,et al.Optimized design model of novel diagonal micropolarizer arrays[J].Optics and Precision Engineering,2021,29(10):2363-2374. DOI： 10.37188/OPE.2021.0173.

摘要

作为分焦平面型偏振成像系统的核心光学器件，微偏振阵列（Micropolarizer Array，MPA）对场景目标偏振信息的重构有着重要影响。针对传统2×2 MPA存在的图像分辨率损失和瞬时视场误差等问题，以及现有模型仅能设计2×

系列MPA的局限性，基于傅里叶频域提出了一种可涵盖2×

系列和

对角系列MPA排布模式的设计模型，并优化设计了3种新型对角排布的MPA。通过理论分析、外场实验和数值模拟对已有的MPA及新设计的MPA的重构性能进行了定性分析与定量测试。实验结果表明：利用2×2×2 MPA重构的

，

及线偏振度图像在定量测试和视觉效果方面最优，而对于单探测器的快照式成像系统，新型3×3 MPA获得的重构效果最佳。本文改进模型的应用和新型MPA的提出可为多样化和高性能MPA的制备提供理论依据，促进了DoFP偏振成像系统的工程实际应用。

Abstract

As the core optical device of the division-of-focal-plane （DoFP） polarization imaging system， the micropolarizer array （MPA） exerts an important influence on the reconstruction of the polarization information from scene targets. In this paper， to correct for the resolution loss and instantaneous field of view （IFOV） error of the traditional 2×2 MPA， as well as the limitation that the existing model can only design 2×

series MPA， a design model was proposed based on Fourier frequency domain， which can cover 2×

series and

diagonal series MPAs. In addition， three new types of diagonal MPAs were suggested and optimized. Through theoretical analysis， field experiments and numerical simulations， the reconstruction performance of the existing MPAs and the newly designed MPAs was qualitatively analyzed and quantitatively tested. The simulation results show that the 2×2×2 MPA provides the highest reconstruction quality for

，

， and

， and the degree of linear polarization （DoLP） in terms of quantitative measures and visual quality， while the new 3×3 MPA achieves the best reconstruction results for the single detector snapshot imaging system. The application of the improved model and the proposal of new MPAs in this paper provide a theoretical basis for the development of diverse and high-performance MPAs， and promote the practical application of the DoFP polarization imaging system.

关键词

Keywords

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