專利名稱：一種基于線性偏振光的偏振跟蹤系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種偏振跟蹤系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
對于相干空間激光通信系統(tǒng)來講，需要采用線偏振光作為信標光和信號光。而對 入射的激光光束的偏振方向的高精度跟蹤是保證其正常工作的一個主要先決條件。但是相 干空間激光通信系統(tǒng)所處的空間環(huán)境相對復(fù)雜，目前沒有一種很好的方法來解決對激光偏 振方向的精確跟蹤。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的偏振跟蹤方法的跟蹤精確度低的問題，從而提供一種基于 線性偏振光的偏振跟蹤系統(tǒng)及方法。一種基于線性偏振光的偏振跟蹤系統(tǒng)，它包括計算機，它包括步進電機、檢偏器、 CCD探測器和圖像采集卡，檢偏器固定在步進電機的輸出軸上，入射線偏振光經(jīng)檢偏器入 射至CCD探測器的探測面上，所述CCD探測器的圖像信號輸出端與圖像采集卡的圖像信號 輸入端連接，所述圖像采集卡的圖像灰度信號輸出端與的計算機的圖像灰度信號輸入端連 接，所述計算機的控制信號輸出端與步進電機的控制信號輸入端連接，所述檢偏器能夠沿 入射光的光軸進行360度旋轉(zhuǎn)?；谏鲜鱿到y(tǒng)的一種基于線性偏振光的偏振跟蹤方法，它由以下步驟實現(xiàn)步驟一、入射線偏振光通過檢偏器入射至CXD檢測器的探測面上，所述CXD探測器 對入射線偏振光進行拍照，獲得入射線偏振光圖像；步驟二、CXD探測器將步驟一獲得的入射線偏振光圖像發(fā)送至圖像采集卡，圖像采 集卡對所述入射線偏振光圖像進行灰度檢測，并將檢測結(jié)果發(fā)送至計算機；步驟三、計算機對步驟二獲得的檢測結(jié)果進行處理，獲得CCD采集線偏振光的灰 度值信息，并根據(jù)偏振光學中的馬呂斯定律獲得檢偏器的轉(zhuǎn)動角度信息，進而根據(jù)所述檢 偏器的轉(zhuǎn)動角度信息驅(qū)動步進電機帶動檢偏器旋轉(zhuǎn)至與入射線偏振光的偏振方向一致，實 現(xiàn)對入射線偏振光的偏振跟蹤。有益效果本發(fā)明利用CCD探測器所采集的灰度圖像，提取線偏振光的偏振方向 變化信息，從而實現(xiàn)對線偏振光的精確偏振跟蹤，跟蹤精度可達到0. 1°在保證高精度的同 時，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)對線偏振光的偏振方向的實時性跟蹤。


圖1是本發(fā)明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，其中標記b為入射線偏振光，標記C為通過檢偏 器后的線偏振光；圖2是本發(fā)明方法的流程示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一、結(jié)合圖1說明本具體實施方式
，一種基于線性偏振光的偏振跟 蹤系統(tǒng)，它包括計算機5，它包括步進電機1、檢偏器2、CXD探測器3和圖像采集卡4，檢偏 器2固定在步進電機1的輸出軸上，入射線偏振光經(jīng)檢偏器2入射至CXD探測器3的探測 面上，所述CCD探測器3的圖像信號輸出端與圖像采集卡4的圖像信號輸入端連接，所述圖 像采集卡4的圖像灰度信號輸出端與的計算機4的圖像灰度信號輸入端連接，所述計算機4 的控制信號輸出端與步進電機1的控制信號輸入端連接，所述檢偏器2能夠沿入射光的光 軸進行360度旋轉(zhuǎn)。
具體實施方式
二、本具體實施方式
與具體實施方式
一所述的一種基于線性偏振光 的偏振跟蹤系統(tǒng)的區(qū)別在于，CXD探測器3的型號為MTV-1801。本實施方式選用臺灣敏通公司生產(chǎn)的MTV-1801的CXD相機，主要參數(shù)如下像元 數(shù)795 (H) X 596 (V)；光譜響應(yīng)范圍400nm IlOOnm ；分辨率600TVL ；探測靈敏度0. 0211x ； 信噪比大于46dB ；工作溫度為-10°C 50°C。
具體實施方式
三、本具體實施方式
與具體實施方式
一所述的一種基于線性偏振光 的偏振跟蹤系統(tǒng)的區(qū)別在于，圖像采集卡4為基于1394協(xié)議的視頻數(shù)據(jù)采集卡。
具體實施方式
四、本具體實施方式
與具體實施方式
一所述的一種基于線性偏振光 的偏振跟蹤系統(tǒng)的區(qū)別在于，檢偏器2的消光比為500 1。
具體實施方式
五、本具體實施方式
與具體實施方式
一所述的一種基于線性偏振光 的偏振跟蹤系統(tǒng)的區(qū)別在于，步進電機1是混合式二相步進電機。本實施方式中，混合式二相步進電機的步距角為1.8°，細分比選取為16細分，則 最小步距角θ b = 0. 0188°，相應(yīng)的脈沖角度比Kt = 2/0. 0375。
具體實施方式
六、結(jié)合圖2說明本具體實施方式
，基于具體實施方式
一所述的一 種基于線性偏振光的偏振跟蹤系統(tǒng)的一種基于線性偏振光的偏振跟蹤方法，它由以下步驟 實現(xiàn)步驟一、入射線偏振光通過檢偏器2入射至CXD檢測器3的探測面上，所述CXD探 測器3對入射線偏振光進行拍照，獲得入射線偏振光圖像；步驟二、CXD探測器3將步驟一獲得的入射線偏振光圖像發(fā)送至圖像采集卡4，圖 像采集卡4對所述入射線偏振光圖像進行灰度檢測，并將檢測結(jié)果發(fā)送至計算機5 ；步驟三、計算機5對步驟二獲得的檢測結(jié)果進行處理，獲得CCD采集線偏振光的灰 度值信息，并根據(jù)偏振光學中的馬呂斯定律獲得檢偏器的轉(zhuǎn)動角度信息，進而根據(jù)所述檢 偏器的轉(zhuǎn)動角度信息驅(qū)動步進電機1帶動檢偏器2旋轉(zhuǎn)至與入射線偏振光的偏振方向一 致，實現(xiàn)對入射線偏振光的偏振跟蹤。工作原理實現(xiàn)偏振跟蹤的方法如下入射的線偏振光通過檢偏器2被CXD探測 器3所采集。CCD探測器3將圖像信息反饋給計算機的圖像采集卡4，而圖像采集卡4將CCD 探測器3反饋的圖像灰度信息進行處理，計算機5將根據(jù)圖像采集卡的處理結(jié)果二次處理， 并控制步進電機1。由于檢偏器2放置在步進電機1上，隨著步進電機1的旋轉(zhuǎn)，檢偏器2 也會隨之旋轉(zhuǎn)。檢偏器2的檢偏方向會隨之變化，這樣保證線偏振光的偏振方向與檢偏器 2的檢偏方向的角度關(guān)系保持一定，這樣無論入射的線偏振光的偏振方向如何變化，則整個 基于線偏振光的跟蹤系統(tǒng)會隨著線偏振光的偏振方向的變化而改變，從而實現(xiàn)對線偏振光的偏振跟蹤。實際上此跟蹤方法是利用檢偏器2對入射偏振信標光進行偏振調(diào)制，CCD探 測器3反饋給檢偏2控制器對偏振信號的解調(diào)結(jié)果，并驅(qū)動步進電機，完成對線偏振光的偏 IS足艮S宗O此偏振跟蹤方法具體的步驟如下(1)獲取光強變化為了更快速地獲得入射的線偏振光的光強變化的規(guī)律，提高系統(tǒng)的實時性，需要 計算光斑的灰度質(zhì)心坐標位置，并根據(jù)光斑的質(zhì)心坐標位置，調(diào)整CXD探測器3的采集視 窗，計算出CCD探測器3視場內(nèi)的光斑的灰度值變化量。光斑灰度質(zhì)心的坐標計算公式為
權(quán)利要求
1.一種基于線性偏振光的偏振跟蹤系統(tǒng)，它包括計算機(5)，其特征是它包括步進電 機(1)、檢偏器⑵、CCD探測器(3)和圖像采集卡G)，檢偏器O)固定在步進電機(1)的 輸出軸上，入射線偏振光經(jīng)檢偏器( 入射至CXD探測器C3)的探測面上，所述CXD探測器 (3)的圖像信號輸出端與圖像采集卡(4)的圖像信號輸入端連接，所述圖像采集卡(4)的圖 像灰度信號輸出端與的計算機的圖像灰度信號輸入端連接，所述計算機(4)的控制信 號輸出端與步進電機(1)的控制信號輸入端連接，所述檢偏器( 能夠沿入射光的光軸進 行360度旋轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于線性偏振光的偏振跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，CCD探測 器(3)的型號為MTV-1801。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于線性偏振光的偏振跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，圖像 采集卡(4)為基于1394協(xié)議的視頻數(shù)據(jù)采集卡。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于線性偏振光的偏振跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，檢偏器 (2)的消光比為500 1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或4所述的一種基于線性偏振光的偏振跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，步 進電機(1)是混合式二相步進電機。
6.基于權(quán)利要求1所述的一種基于線性偏振光的偏振跟蹤系統(tǒng)的一種基于線性偏振 光的偏振跟蹤方法，其特征是它由以下步驟實現(xiàn)步驟一、入射線偏振光通過檢偏器( 入射至CXD檢測器C3)的探測面上，所述C⑶探 測器(3)對入射線偏振光進行拍照，獲得入射線偏振光圖像；步驟二、CXD探測器C3)將步驟一獲得的入射線偏振光圖像發(fā)送至圖像采集卡，圖 像采集卡(4)對所述入射線偏振光圖像進行灰度檢測，并將檢測結(jié)果發(fā)送至計算機(5)；步驟三、計算機( 對步驟二獲得的檢測結(jié)果進行處理，獲得CCD采集線偏振光的灰度 值信息，并根據(jù)偏振光學中的馬呂斯定律獲得檢偏器的轉(zhuǎn)動角度信息，進而根據(jù)所述檢偏 器的轉(zhuǎn)動角度信息驅(qū)動步進電機(1)帶動檢偏器( 旋轉(zhuǎn)至與入射線偏振光的偏振方向一 致，實現(xiàn)對入射線偏振光的偏振跟蹤。
全文摘要
一種基于線性偏振光的偏振跟蹤系統(tǒng)及方法，涉及一種偏振跟蹤系統(tǒng)及方法。它解決了現(xiàn)有的偏振跟蹤方法的跟蹤精確度低的問題。其系統(tǒng)它的檢偏器固定在步進電機的輸出軸上，CCD探測器的探測面采集通過檢偏器的入射光并通過圖像采集卡輸出至計算機，計算機的控制信號輸出端與步進電機的控制信號輸入端連接；其方法CCD檢測器的探測面探測入射光并成像；圖像采集卡對圖像進行灰度檢測；計算機根據(jù)檢測值進行計算，獲得入射光的偏振方向變化信息，驅(qū)動步進電機帶動檢偏器旋轉(zhuǎn)至與入射光的偏振方向一致，實現(xiàn)對入射光的偏振跟蹤。本發(fā)明適用于線性偏振光的偏振跟蹤。
文檔編號G01B11/26GK102073324SQ201010611180
公開日2011年5月25日 申請日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者于思源, 付森, 宋義偉, 王強, 譚立英, 韓琦琦, 馬晶 申請人:哈爾濱工業(yè)大學