基于液晶波片的高精度、高速天文偏振测量技术研究(博士后出站报告)
郭晶
2017-08
Keyword天文偏振测量 液晶可变相位延迟器 定标 偏振调制 Stokes参量
Subject Area天文技术与方法
Abstract本研究使用液晶可变相位延迟器(Liquid Crystal Variable Retarder,简称LCVR),充分利用LCVR在偏振调制时无需机械转动、相位延迟量连续可调、响应速度快(达到毫秒量级)和工作波段宽(可见光—近红外)等优势,开展了新型的高精度、高速天文偏振测量技术研究。
本研究的主要内容与创新点如下:
(1)针对LCVR相位延迟量的高精度定标问题,提出了正交偏振定标(Orthogonal Polarization Calibration,简称OPC)技术。该技术联合利用定标过程中同时记录的两组偏振(相互正交)光强数据进行驱动电压——相位延迟量解算,能够消除定标光源光强起伏对定标结果的影响,具有定标精度高、定标结果稳定和定标耗时短的优点。
(2)针对LCVR的偏振调制与偏振解调问题,提出了全偏振参量调制与双光束重构(All-polarization-parameters Modulation and Dual-beam Reconstruction,简称AMDR)技术。该技术利用LCVR构造出4组最优偏振调制状态,然后基于对应测量的4组(共8幅)偏振图像重构出入射光的全部Stokes参量,具有重构算法简便和计算速度快的优点。
(3)依据偏振光学元件特性与测量光路的结构特点,提出了一套合理、高效的装调流程。通过选取一个水平参考方向,然后按照Wollaston棱镜、线性偏振片、LCVR、1/4波片的顺序,利用偏振光强变化情况对各偏振光学元件的方位角逐个进行高精度装调。
(4)针对偏振测量系统的自动化控制问题,基于LabVIEW语言开发了LCVR驱动电压控制与sCMOS探测器图像采集软件,基于MATLAB语言开发了偏振测量集成版软件,软件界面友好、功能完备,能够依据用户设置的参数进行计算和结果显示,为科学研究和工程应用带来便利。
实验结果表明,基于LCVR的新型天文偏振测量技术能够达到高偏振测量精度(10-3量级,当使用大量偏振图像重构时达到10-5量级,比传统技术提高2个量级)和高测量速度(100 Hz,比传统技术提高至少1个量级)。因此,本研究将为高对比度系外行星成像以及高精度太阳磁场测量等天文研究领域奠定良好的技术基础,具有重要的研究意义和良好的应用前景。
Document Type研究报告
Identifierhttp://ir.niaot.ac.cn/handle/114a32/1415
Collection中国科学院南京天文光学技术研究所_博士后出站报告
天文光谱和高分辨成像技术研究室_博士后出站报告
Affiliation南京天文光学技术研究所
Recommended Citation
GB/T 7714
郭晶. 基于液晶波片的高精度、高速天文偏振测量技术研究(博士后出站报告). 2017.
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