专利名称：一种基于线性偏振光的偏振跟踪系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种偏振跟踪系统及方法。
背景技术：
对于相干空间激光通信系统来讲，需要采用线偏振光作为信标光和信号光。而对 入射的激光光束的偏振方向的高精度跟踪是保证其正常工作的一个主要先决条件。但是相 干空间激光通信系统所处的空间环境相对复杂，目前没有一种很好的方法来解决对激光偏 振方向的精确跟踪。
发明内容
本发明为了解决现有的偏振跟踪方法的跟踪精确度低的问题，从而提供一种基于 线性偏振光的偏振跟踪系统及方法。一种基于线性偏振光的偏振跟踪系统，它包括计算机，它包括步进电机、检偏器、 CCD探测器和图像采集卡，检偏器固定在步进电机的输出轴上，入射线偏振光经检偏器入 射至CCD探测器的探测面上，所述CCD探测器的图像信号输出端与图像采集卡的图像信号 输入端连接，所述图像采集卡的图像灰度信号输出端与的计算机的图像灰度信号输入端连 接，所述计算机的控制信号输出端与步进电机的控制信号输入端连接，所述检偏器能够沿 入射光的光轴进行360度旋转。基于上述系统的一种基于线性偏振光的偏振跟踪方法，它由以下步骤实现步骤一、入射线偏振光通过检偏器入射至CXD检测器的探测面上，所述CXD探测器 对入射线偏振光进行拍照，获得入射线偏振光图像；步骤二、CXD探测器将步骤一获得的入射线偏振光图像发送至图像采集卡，图像采 集卡对所述入射线偏振光图像进行灰度检测，并将检测结果发送至计算机；步骤三、计算机对步骤二获得的检测结果进行处理，获得CCD采集线偏振光的灰 度值信息，并根据偏振光学中的马吕斯定律获得检偏器的转动角度信息，进而根据所述检 偏器的转动角度信息驱动步进电机带动检偏器旋转至与入射线偏振光的偏振方向一致，实 现对入射线偏振光的偏振跟踪。有益效果本发明利用CCD探测器所采集的灰度图像，提取线偏振光的偏振方向 变化信息，从而实现对线偏振光的精确偏振跟踪，跟踪精度可达到0. 1°在保证高精度的同 时，本发明能够实现对线偏振光的偏振方向的实时性跟踪。
图1是本发明系统的结构示意图，其中标记b为入射线偏振光，标记C为通过检偏 器后的线偏振光；图2是本发明方法的流程示意图。
具体实施例方式具体实施方式
一、结合图1说明本具体实施方式
，一种基于线性偏振光的偏振跟 踪系统，它包括计算机5，它包括步进电机1、检偏器2、CXD探测器3和图像采集卡4，检偏 器2固定在步进电机1的输出轴上，入射线偏振光经检偏器2入射至CXD探测器3的探测 面上，所述CCD探测器3的图像信号输出端与图像采集卡4的图像信号输入端连接，所述图 像采集卡4的图像灰度信号输出端与的计算机4的图像灰度信号输入端连接，所述计算机4 的控制信号输出端与步进电机1的控制信号输入端连接，所述检偏器2能够沿入射光的光 轴进行360度旋转。
具体实施方式
二、本具体实施方式
与具体实施方式
一所述的一种基于线性偏振光 的偏振跟踪系统的区别在于，CXD探测器3的型号为MTV-1801。本实施方式选用台湾敏通公司生产的MTV-1801的CXD相机，主要参数如下像元 数795 (H) X 596 (V)；光谱响应范围400nm IlOOnm ；分辨率600TVL ；探测灵敏度0. 0211x ； 信噪比大于46dB ；工作温度为-10°C 50°C。
具体实施方式
三、本具体实施方式
与具体实施方式
一所述的一种基于线性偏振光 的偏振跟踪系统的区别在于，图像采集卡4为基于1394协议的视频数据采集卡。
具体实施方式
四、本具体实施方式
与具体实施方式
一所述的一种基于线性偏振光 的偏振跟踪系统的区别在于，检偏器2的消光比为500 1。
具体实施方式
五、本具体实施方式
与具体实施方式
一所述的一种基于线性偏振光 的偏振跟踪系统的区别在于，步进电机1是混合式二相步进电机。本实施方式中，混合式二相步进电机的步距角为1.8°，细分比选取为16细分，则 最小步距角θ b = 0. 0188°，相应的脉冲角度比Kt = 2/0. 0375。
具体实施方式
六、结合图2说明本具体实施方式
，基于具体实施方式
一所述的一 种基于线性偏振光的偏振跟踪系统的一种基于线性偏振光的偏振跟踪方法，它由以下步骤 实现步骤一、入射线偏振光通过检偏器2入射至CXD检测器3的探测面上，所述CXD探 测器3对入射线偏振光进行拍照，获得入射线偏振光图像；步骤二、CXD探测器3将步骤一获得的入射线偏振光图像发送至图像采集卡4，图 像采集卡4对所述入射线偏振光图像进行灰度检测，并将检测结果发送至计算机5 ；步骤三、计算机5对步骤二获得的检测结果进行处理，获得CCD采集线偏振光的灰 度值信息，并根据偏振光学中的马吕斯定律获得检偏器的转动角度信息，进而根据所述检 偏器的转动角度信息驱动步进电机1带动检偏器2旋转至与入射线偏振光的偏振方向一 致，实现对入射线偏振光的偏振跟踪。工作原理实现偏振跟踪的方法如下入射的线偏振光通过检偏器2被CXD探测 器3所采集。CCD探测器3将图像信息反馈给计算机的图像采集卡4，而图像采集卡4将CCD 探测器3反馈的图像灰度信息进行处理，计算机5将根据图像采集卡的处理结果二次处理， 并控制步进电机1。由于检偏器2放置在步进电机1上，随着步进电机1的旋转，检偏器2 也会随之旋转。检偏器2的检偏方向会随之变化，这样保证线偏振光的偏振方向与检偏器 2的检偏方向的角度关系保持一定，这样无论入射的线偏振光的偏振方向如何变化，则整个 基于线偏振光的跟踪系统会随着线偏振光的偏振方向的变化而改变，从而实现对线偏振光的偏振跟踪。实际上此跟踪方法是利用检偏器2对入射偏振信标光进行偏振调制，CCD探 测器3反馈给检偏2控制器对偏振信号的解调结果，并驱动步进电机，完成对线偏振光的偏 IS足艮S宗O此偏振跟踪方法具体的步骤如下(1)获取光强变化为了更快速地获得入射的线偏振光的光强变化的规律，提高系统的实时性，需要 计算光斑的灰度质心坐标位置，并根据光斑的质心坐标位置，调整CXD探测器3的采集视 窗，计算出CCD探测器3视场内的光斑的灰度值变化量。光斑灰度质心的坐标计算公式为
权利要求
1.一种基于线性偏振光的偏振跟踪系统，它包括计算机(5)，其特征是它包括步进电 机(1)、检偏器⑵、CCD探测器(3)和图像采集卡G)，检偏器O)固定在步进电机(1)的 输出轴上，入射线偏振光经检偏器( 入射至CXD探测器C3)的探测面上，所述CXD探测器 (3)的图像信号输出端与图像采集卡(4)的图像信号输入端连接，所述图像采集卡(4)的图 像灰度信号输出端与的计算机的图像灰度信号输入端连接，所述计算机(4)的控制信 号输出端与步进电机(1)的控制信号输入端连接，所述检偏器( 能够沿入射光的光轴进 行360度旋转。
2.根据权利要求1所述的一种基于线性偏振光的偏振跟踪系统，其特征在于，CCD探测 器(3)的型号为MTV-1801。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于线性偏振光的偏振跟踪系统，其特征在于，图像 采集卡(4)为基于1394协议的视频数据采集卡。
4.根据权利要求3所述的一种基于线性偏振光的偏振跟踪系统，其特征在于，检偏器 (2)的消光比为500 1。
5.根据权利要求1、2或4所述的一种基于线性偏振光的偏振跟踪系统，其特征在于，步 进电机(1)是混合式二相步进电机。
6.基于权利要求1所述的一种基于线性偏振光的偏振跟踪系统的一种基于线性偏振 光的偏振跟踪方法，其特征是它由以下步骤实现步骤一、入射线偏振光通过检偏器( 入射至CXD检测器C3)的探测面上，所述C⑶探 测器(3)对入射线偏振光进行拍照，获得入射线偏振光图像；步骤二、CXD探测器C3)将步骤一获得的入射线偏振光图像发送至图像采集卡，图 像采集卡(4)对所述入射线偏振光图像进行灰度检测，并将检测结果发送至计算机(5)；步骤三、计算机( 对步骤二获得的检测结果进行处理，获得CCD采集线偏振光的灰度 值信息，并根据偏振光学中的马吕斯定律获得检偏器的转动角度信息，进而根据所述检偏 器的转动角度信息驱动步进电机(1)带动检偏器( 旋转至与入射线偏振光的偏振方向一 致，实现对入射线偏振光的偏振跟踪。
全文摘要
一种基于线性偏振光的偏振跟踪系统及方法，涉及一种偏振跟踪系统及方法。它解决了现有的偏振跟踪方法的跟踪精确度低的问题。其系统它的检偏器固定在步进电机的输出轴上，CCD探测器的探测面采集通过检偏器的入射光并通过图像采集卡输出至计算机，计算机的控制信号输出端与步进电机的控制信号输入端连接；其方法CCD检测器的探测面探测入射光并成像；图像采集卡对图像进行灰度检测；计算机根据检测值进行计算，获得入射光的偏振方向变化信息，驱动步进电机带动检偏器旋转至与入射光的偏振方向一致，实现对入射光的偏振跟踪。本发明适用于线性偏振光的偏振跟踪。
文档编号G01B11/26GK102073324SQ201010611180
公开日2011年5月25日 申请日期2010年12月29日 优先权日2010年12月29日
发明者于思源, 付森, 宋义伟, 王强, 谭立英, 韩琦琦, 马晶 申请人:哈尔滨工业大学