一种全静态太阳偏振光谱测量方法与流程

本发明属于偏振光谱测量技术领域，具体涉及一种全静态太阳偏振光谱测量方法。

背景技术：

太阳大气辐射的偏振光谱测量是定量反演太阳光球磁场的重要手段，且太阳偏振光谱的测量精度直接决定太阳磁场的反演精度。而太阳磁场则是引发各种太阳活动现象的最关键因素。因此，太阳偏振光谱测量具有非常重要意义。

现有的太阳偏振光谱测量方法多采用波片和偏振片级联，通过旋转偏振片或波片，利用后续连接的光谱仪，多次测量不同方向的偏振调制信号，再经过解调处理，实现太阳大气辐射偏振光谱信息测量。

基于这种方法实现的太阳偏振光谱测量，需要通过分时多次测量，方可解析得到完整或部分太阳偏振光谱信息。但由于太阳大气辐射是快速变化的，多次测量过程中很难保证测量的是同一对象，而偏振信息的测量原理又限定了多次测量得到的不同方向的偏振辐射，必须来自完全相同的视场，方可正确解析出目标的偏振信息。

因此，传统偏振测量技术在进行太阳大气辐射偏振光谱测量过程中，难免会引入虚假偏振，影响偏振测量精度，从而影响太阳磁场反演精度。另外，系统中存在转动部件，在体积、重量和可靠性等方面均存在不足。

技术实现要素：

本发明提供了一种全静态太阳偏振光谱测量方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种全静态太阳偏振光谱测量方法，包括以下步骤：

s1、使用全静态偏振分析器接收来自太阳大气光辐射信号，并输出光信号的功率谱；

s2、使用空间外差光谱仪通过探测器一次曝光，测量记录全静态偏振分析器输出的功率谱对应的干涉图；

s3、通过计算机软件对干涉图进行滤波、傅里叶变换和解调制处理，即获得太阳大气辐射的偏振光谱信息。

优选的，s1中所述的全静态偏振分析器加装在空间外差光谱仪的入射光路中。

优选的，s1中所述的全静态偏振分析器由不同厚度的两片高阶延迟器和一片偏振片预设定方向组装而成。

优选的，两片所述高阶延迟器的厚度比为2:1。

优选的，两片所述延迟器的快轴方向成45度夹角，偏振片的透光轴方向与第一片延迟器的快轴方向一致。

优选的，s2中所述的功率谱是其四个stokes矢量谱经过不同频率载波调制并叠加的结果。

优选的，s2中的空间外差光谱仪为一种具有超高光谱分辨能力的干涉型光谱仪。

优选的，s3中计算机的算法流程包括：干涉图数据预处理；干涉图数据滤波处理；滤波结果进行快速傅氏变换；解调制处理；太阳大气辐射四个stokes矢量元素谱。

一种全静态太阳偏振光谱测量装置，包括所述全静态偏振分析器、空间外差光谱仪和计算机，所述的全静态偏振分析器加装在空间外差光谱仪的入射光路中，所述的全静态偏振分析器由厚度比为2:1的两片高阶延迟器和一片偏振片预设定方向组装而成，其中，两片所述延迟器的快轴方向成45度夹角，偏振片的透光轴方向与第一片延迟器的快轴方向一致，所述的空间外差光谱仪具有高通量、高信噪比、全静态及超高光谱分辨能力，是一种干涉型光谱仪。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明构建的太阳偏振光谱测量方法可以实现太阳磁敏谱线偏振光谱信息的全静态测量，可避免多次测量过程中引入的虚假偏振，提高太阳偏振光谱仪的偏振测量精度；

没有转动件，可提高太阳偏振光谱仪系统的可靠性，降低系统的体积重量；

同时，该技术方法具有很好的通用性，只需更换相关的光学器件，即可适配于不同波长太阳磁敏谱线的全偏振光谱测量，尤其是红外波段太阳磁敏谱线的全偏振光谱测量。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1为本发明全静态太阳偏振光谱测量系统组成框图；

图2为本发明全静态太阳偏振光谱测量系统测量数据处理流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2，本发明提供以下技术方案：一种全静态太阳偏振光谱测量方法，包括以下步骤：

s1、使用全静态偏振分析器接收来自太阳大气光辐射信号，并输出光信号的功率谱；

s2、使用空间外差光谱仪通过探测器一次曝光，测量记录全静态偏振分析器输出的功率谱对应的干涉图；

s3、通过计算机对干涉图进行滤波、傅里叶变换和解调制处理，即获得太阳大气辐射的偏振光谱信息。

本实施例中，本发明的硬件结构由全静态偏振分析器和空间外差光谱仪两部分组成，全静态偏振分析器加装在空间外差光谱仪的入射光路中，全静态偏振分析器由两片不同厚度(厚度比为2:1)的两片高阶延迟器和一片偏振片，按特定方向(两片延迟器的快轴方向成45度夹角，偏振片的透光轴方向与第一片延迟器的快轴方向一致)组装而成。来自太阳大气光辐射信号通过全静态偏振分析器后，全静态偏振分析器输出光信号的功率谱，是其四个stokes矢量谱(光的偏振光谱信息可用四个stokes矢量谱完整描述)经过不同频率载波调制并叠加的结果，后续连接的空间外差光谱仪，可通过探测器一次曝光，测量记录全静态偏振分析器输出的功率谱对应的干涉图。直接对空间外差光谱仪测量记录的干涉图数据进行滤波、傅里叶变换和解调制处理，即可得到太阳大气辐射的偏振光谱信息。

与现有技术相比，本发明构建的太阳偏振光谱测量方法可以实现太阳磁敏谱线偏振光谱信息的全静态测量，可避免多次测量过程中引入的虚假偏振，提高太阳偏振光谱仪的偏振测量精度；没有转动件，可提高太阳偏振光谱仪系统的可靠性，降低系统的体积重量，同时，该技术方法具有很好的通用性，只需更换相关的光学器件即可适配于各种波长尤其是红外波段太阳磁敏谱线的全偏振光谱测量。

具体的，s1中所述的全静态偏振分析器加装在空间外差光谱仪的入射光路中。

具体的，s1中所述的全静态偏振分析器由不同厚度的两片高阶延迟器和一片偏振片预设定方向组装而成。

具体的，两片所述高阶延迟器的厚度比为2:1。

具体的，两片所述延迟器的快轴方向成45度夹角，偏振片的透光轴方向与第一片延迟器的快轴方向一致。

具体的，s2中所述的功率谱是其四个stokes矢量谱经过不同频率载波调制并叠加的结果。

具体的，s2中所述的空间外差光谱仪探测器可以一次曝光，测量记录全静态偏振分析器输出光信号功率谱对应的干涉图。

具体的，s3中计算机的算法流程包括：干涉图数据预处理；干涉图数据滤波处理；滤波结果进行快速傅氏变换；解调制处理；太阳大气辐射四个stokes矢量元素谱。

一种全静态太阳偏振光谱测量装置，包括所述全静态偏振分析器、空间外差光谱仪和计算机，所述的全静态偏振分析器加装在空间外差光谱仪的入射光路中，所述的全静态偏振分析器由厚度比为2:1的两片高阶延迟器和一片偏振片预设定方向组装而成，其中，两片所述延迟器的快轴方向成45度夹角，偏振片的透光轴方向与第一片延迟器的快轴方向一致。

本发明的工作原理及使用流程：本太阳偏振光谱测量方法可在全静态条件下，实现太阳大气完整偏振光谱信息的测量解析过程；系统探测器只需一次曝光，测量太阳大气辐射信号的干涉图，再经过后续的测量数据处理算法，即可解析出太阳大气辐射完整的偏振光谱信息；与传统方法相比，可避免分时多次测量引入的虚假偏振，提高太阳偏振光谱测量系统的偏振测量精度；系统中没有转动部件，可显著提高系统可靠性，减小系统的体积重量及实现成本。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。