1.一种基于分光瞳的天文偏振光谱仪系统,其特征在于,包括:
沿仪器光轴方向的望远镜焦面光通过狭缝(1);以及
沿着光轴方向依次布置的准直镜(2)、孔径光阑(3)、拼接式四分之一波片(4)、拼接式液晶偏振光栅(5)、成像镜(6)与探测器(7);
其中,所述准直镜(2)用于对来自望远镜的光束进行准直;
所述孔径光阑(3)用于限制入瞳光束的口径;
所述拼接式四分之一波片(4)是由快轴成45°夹角的半片拼接而成;
所述拼接式液晶偏振光栅(5)是由光栅方向成90°夹角的半片拼接而成;
所述拼接式四分之一波片(4)与拼接式液晶偏振光栅(5)的组合,通过分光瞳的方式实现偏振信息的调制与解调;
来自望远镜的光束经过狭缝后,经由准直镜(2)准直后投射在拼接式四分之一波片(4)和拼接式液晶偏振光栅(5)上,然后经过成像镜(6)成像到位于成像镜(6)的焦平面位置的探测器(7);
其中,所述拼接式四分之一波片(4),其中一个快轴的方向与水平方向平行,另外一个快轴与水平方向呈45°;
所述拼接式液晶偏振光栅(5),由刻线方向相互垂直的两片拼接而成,一半刻线方向与水平方向呈-45°,另一半刻线方向与水平方向呈45°。
2.根据权利要求1所述的基于分光瞳的天文偏振光谱仪系统,其特征在于,所述拼接式四分之一波片(4)的工作波段范围为325nm-1100nm。
3.根据权利要求1所述的基于分光瞳的天文偏振光谱仪系统,其特征在于,所述拼接式液晶偏振光栅(5)由液晶聚合物双折射材料制成。
4.根据权利要求1所述的基于分光瞳的天文偏振光谱仪系统,其特征在于,所述拼接式四分之一波片(4)与拼接式液晶偏振光栅(5)的组合被安装在可调节的滤光片旋转轮上。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的基于分光瞳的天文偏振光谱仪系统,其特征在于,在拼接式四分之一波片(4)与拼接式液晶偏振光栅(5)构成的偏振调制模式中,在拼接式液晶偏振光栅(5)之前配置拼接式四分之一波片(4),在拼接式四分之一波片(4)的快轴方向与拼接式液晶偏振光栅(5)的刻线方向平行放置以及成45°时,基于偏振光学中琼斯矩阵,当光束经过拼接式四分之一波片(4)与拼接式液晶偏振光栅(5)后,基于衍射的正负一级部分的磁场分布,解算获得拼接式四分之一波片(4)与拼接式液晶偏振光栅(5)组合的衍射效率,由此得出在不同的角度组合形式下通过正负一级的衍射效率相减、正负一级效率相加的结果,通过二者相除得到归一化的Q′和U′的计算公式:其中,η-1表示光束经过拼接式四分之一波片(4)和拼接式液晶偏振光栅(5)后的负极衍射效率,η+1表示光束经过拼接式四分之一波片(4)和拼接式液晶偏振光栅(5)后的正极衍射效率,Q′和U′分别表示归一化的线性偏振分量Q和U。
6.根据权利要求5所述的基于分光瞳的天文偏振光谱仪系统,其特征在于,所述负极衍射效率η-1和正极衍射效率η+1被配置成基于以下过程获得:当拼接式四分之一波片(4)的快轴方向与拼接式液晶偏振光栅(5)的刻线方向平行放置时,其琼斯矩阵表达为:当光束经过拼接式四分之一波片(4)和拼接式液晶偏振光栅(5)后,只计算正负一级部分的磁场分布,其表达式为:进一步获得组合的衍射效率为:
当拼接式四分之一波片(4)的快轴方向与拼接式液晶偏振光栅(5)的刻线方向为45°时,获得组合的衍射效率为:其中,Ein表示入射光强;
T表示拼接式液晶偏振光栅(5)的透过矩阵,表示为:
其中,为旋转矩阵,在忽略吸收和散射的能量损失下,A=1,B=exp(iΓ),Г为液晶聚合物双折射材料的双折射相位迟量πΔnd/λ,λ表示波长。
7.根据权利要求1所述的基于分光瞳的天文偏振光谱仪系统,其特征在于,通过一次曝光即可无延迟、无光学偏移地获得目标全部的线性Stokes偏振参量Q和U。