专利名称：基于LCoS的改型Sagnac干涉仪及探测风场的方法
技术领域：
本发明属于干涉法探测上层大气技术领域，具体涉及一种基于LCoS的改型 Sagnac干涉仪，本发明还涉及利用该干涉仪进行大气风场探测的方法。
背景技术：
广角迈克尔逊(Michelson)风成像干涉仪WINDII(Wind Imaginglnterferometer)的关键技术是使用一台能够实现视场补偿的广角Michelson干 涉仪，通过压电陶瓷驱动干涉仪一个臂的反射镜进行精确的步进，每一次步进四分之一波 长，从而在一个干涉周期内可以获得4幅不同干涉强度的图像，并利用"四强度法"即可反 演出目标大气的温度、风速和体发射率等信息。 虽然WINDII是运用广角Michelson干涉仪被动探测上层大气风场最成功的一 次应用，但作为星载仪器，由于一臂的动镜采用了压电陶瓷微位移驱动装置，使得其抗震 性能仍然有待提高。科学家们提出了几种取代动镜装置的改进方案，其中具有代表性的 是PAMI(Polarizing Atmosphere Michelsoninterferometer)禾口 WAMI(Waves Michelson Interferometer)。虽然PAMI比WINDII投入使用的时间要早2年，但结果并不很理想，它 利用偏振分束器获得两束具有不同偏振态的光线，通过旋转偏振片获得不同相位下的干涉 强度，该方法仍然没有摆脱运动部件，而且只能针对单一谱线进行测量。WAMI将Michelson 干涉仪的两个臂都固定，使用一面被分为四个区域并镀有不同厚度薄膜的固定反射镜，并 在干涉仪出口配置一块角锥棱镜进行分光，从而实现在一次拍摄便可获取4幅不同强度的 干涉图，与PAMI类似，WAMI仅能实现单谱线的测量，而对多波段的同机探测的精度不高。因 此，如何设计出一种更具有实用性的无动镜干涉仪来实现多波段风场的探测，成为该领域 一直以来被关注的热点问题。

发明内容
本发明的目的是提供 一 种基于LCoS的改型Sagnac干涉仪，解决了现有的
Michelson干涉仪进行多波段极光探测时探测精度不高的问题。 本发明的另一 目的是提供一种利用上述干涉仪探测风场的方法。 本发明所采用的技术方案是，一种基于LCoS的改型Sagnac干涉仪，包括在下底面
胶合的直角梯形玻璃a和直角梯形玻璃b，直角梯形玻璃b的直角腰面相对于直角梯形玻璃
a的直角腰面沿胶合面下挫，胶合面镀有半反半透膜；直角梯形玻璃a的上底面镀有全反射
膜a，直角梯形玻璃a的直角腰面镀有全反射膜b，直角梯形玻璃b的上底面镀有全反射膜
c，直角梯形玻璃b的直角腰面设置有LCoS反射式液晶，LCoS反射式液晶包括平行设置的
玻璃基片和反射层，玻璃基片和反射层之间设置有液晶分子层，反射层的下方设置有硅层，
直角梯形玻璃a的斜腰面胶合有偏振片a，直角梯形玻璃b的斜腰面胶合有偏振片b，偏振
片a和偏振片b的偏振方向相同。 本发明所采用的另一技术方案是，一种利用上述干涉仪探测风场的方法，具体按照以下步骤实施目标大气中的一束光线从直角梯形玻璃a的斜腰面入射，入射光经过偏 振片a后变为线偏振光，通过半反半透膜被分成方向不同的两束光一束光经过直角梯形 玻璃b透射后入射至LCoS反射式液晶，在LCoS反射式液晶内对入射光进行相位调制，调制 后的反射光出射LCoS反射式液晶，经过直角梯形玻璃b上底面全反射膜c的反射再次到达 半反半透膜；另一束光在直角梯形玻璃a中依次经过全反射膜a和全反射膜b两次反射后 也到达半反半透膜；半反半透膜处的两束反射光汇合后从直角梯形玻璃b的斜腰面经过偏 振片b出射，发生干涉现象，最后通过后置光学系统以及CCD对干涉图像进行采集，运用四 强度法反演出目标大气的风速。
本发明的特点还在于， 其中的直角梯形玻璃a和直角梯形玻璃b的折射率不同，直角梯形玻璃a的顶角 和直角梯形玻璃b的顶角均为45。。 其中的在LCoS反射式液晶内对入射光进行相位调制，具体按照以下步骤实施对 LCoS反射式液晶进行四次曝光，每一次曝光给LCoS反射式液晶上的所有像素施加相同的 电压完成一次整体相位调制，施加的四次电压不同，完成对相位O、 Ji/2、 Ji、3ji/2的四次 步进调制。 其中的在LCoS反射式液晶内对入射光进行相位调制，具体按照以下步骤实施将 LCoS反射式液晶所有像素划分为四个均等的区域，对LCoS反射式液晶进行一次曝光，在一 次曝光期间同时给四个区域分别施加四个不同的电压，使得入射四个区域的光被分别调制 0、 ji/2、 Ji 、3 ji/2的相位。 本发明基于LCoS的改型Sagnac干涉仪的有益效果是 (1)干涉仪实体部分仅采用两块直角梯形玻璃和一块LCoS(LiquidCrystal on Silicon)反射式液晶胶合在一起，与现有的广角Michelson干涉仪的四块(或五块)玻璃 胶合相比，在制作工艺及成本方面更具有优势。 (2)可以实现无动镜的相位四步进在改型Sagnac干涉仪一臂装配LCoS反射式 液晶，通过调节不同的电压对液晶施加不同的灰度，从而可以精确调节入射光的相位。
(3)可以实现四分区相位步进，一次即可同时拍摄四幅完整的具有不同相位的干 涉图由于LCoS反射式液晶可以实现单像素的相位调制，因此，类似于WAMI，可以将LCoS 反射式液晶划分为四个分区，不同的区域施加不同的电压，从而同时获得四幅具有步进相 位的干涉图。 (4)可以实现多谱线的同机探测液晶的光谱响应范围较宽，从可见光到近红外 均有较高的透过率，而且对不同波长的光均能实现0-2Ji的相位调制。
(5)本发明配以实体改型Sagnac干涉仪，紧密胶合在一起，抗震性能较好。
(6)LCoS本身功耗很低，为星载干涉仪的实现提供了有力的保证。


图1是本发明基于LCoS的改型Sagnac干涉仪的结构示意图； 图2是本发明基于LCoS的改型Sagnac干涉仪进行探测的光路图； 图3是本发明基于LCoS的改型Sagnac干涉仪进行探测时实现相位调制的光路
图4是本发明中LCoS反射式液晶的结构示意图。 图中，l.直角梯形玻璃a，2.直角梯形玻璃b，3.偏振片a，4.全反射膜a，5.全反射 膜b，6.半反半透膜，7.LCoS反射式液晶，8.全反射膜c，9.偏振片b， 10.玻璃基片，ll.液 晶分子层，12.反射层，13.硅层。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明进行详细说明。 本发明基于LCoS的改型Sagnac干涉仪的结构，如图l所示，包括在下底面胶合的 直角梯形玻璃al和直角梯形玻璃b2，直角梯形玻璃al和直角梯形玻璃b2的折射率不同， 直角梯形玻璃al和直角梯形玻璃b2的顶角均为45。，为了起到横向剪切的作用，直角梯形 玻璃b2的直角腰面相对于直角梯形玻璃al的直角腰面沿胶合面下挫一定距离，胶合面镀 有半反半透膜6 ;直角梯形玻璃al的上底面镀有全反射膜a4，直角梯形玻璃b2的上底面镀 有全反射膜c8，直角梯形玻璃al的直角腰面镀有全反射膜b5，直角梯形玻璃b2的上底面 紧贴放置有LCoS反射式液晶7， LCoS反射式液晶7的结构如图4所示，包括平行设置的玻 璃基片IO和反射层12，玻璃基片IO和反射层12之间夹有液晶分子层ll，反射层12的下 方设置有硅层13，这一结构较之通常的LCoS反射式液晶少了顶面的偏振片，取而代之的是 在直角梯形玻璃al的斜腰面入口处胶合有偏振片a3，直角梯形玻璃b2的斜腰面出口处胶 合有偏振片b9，偏振片a3和偏振片b9的偏振方向相同，所起的作用与通常使用的LC0S反 射式液晶表面的偏振片一样。 本发明利用基于LCoS的改型Sagnac干涉仪探测风场的方法，如图2所示，具体按 照以下步骤实施 目标大气中的一束光线从直角梯形玻璃al的斜腰面入射，入射光与直角梯形玻 璃al的斜腰面入口处的法线成角度e ，入射光经过偏振片a3后变为线偏振光，通过半反半 透膜6被分成方向不同的两束光；其中一束经过直角梯形玻璃b2的透射以9 2角度斜入射 至LCoS反射式液晶7，这一 e 2的大小在42° 48°范围内(有别于通常使用LC0S液晶 时的垂直入射±3° )，这时对LCoS反射式液晶7每一个像素施加电压来实施相位调制，原 理是通过液晶对光束的电光效应和双折射效应，使得经过LCoS反射式液晶7反射后的非寻 常光相位较之寻常光相位有一定的延迟，延迟的大小可通过施加的不同电压值来调节；反 射光出射LCoS反射式液晶7后，经过直角梯形玻璃b2上底面的全反射膜c8的反射再次到 达半反半透膜处6 ;另一束光在直角梯形玻璃al中经过全反射膜a4和全反射膜b5两次反 射后也到达半反半透膜6处；两束反射光汇合后从直角梯形玻璃b2的斜腰面出射，经过偏 振片b9以及后置透镜的作用可以将光束重新汇聚到焦平面，此时由于两束光存在一定的 光程差，将会发生干涉现象，再通过CCD对干涉图进行采集，通过"四强度法"反演出目标大 气的风场等参数。 本发明基于LCoS的改型Sagnac干涉仪实现相位四步进的方法有两种方式一种 方法是用LCoS反射式液晶7来取代压电陶瓷动镜装置，每一次曝光给LCoS反射式液晶7 上的所有像素施加相同的电压完成一次整体相位调制，施加的四次电压不同，完成对相位 0、 ji/2、 Ji、3Ji/2的四次步进调制，最终通过成像系统得到四幅强度不同的干涉图；另一 种方法如图3所示，是将LCoS反射式液晶7所有像素划分为四个均等的区域(1、 II、 III、IV)，在一次曝光期间同时给四个区域分别施加四个不同的电压，从而一次性完成四步进相 位的调制，被调制的光线出射干涉仪后，经过四面角锥棱镜的分光(四面角锥棱镜的锥面 与LCoS的四个区域相对应)及成像系统的作用，可以在CCD的一次拍摄中得到四幅强度不 同的干涉图。 本发明基于LCoS的改型Sagnac干涉仪用于实现"四强度法"探测上层大气风场 的原理 1."四强度法"测风的原理 被探测的目标大气被划分为网格状与CCD像素一一对应，每一个网格中的光线进 入仪器的光学系统后，被调整为平行光束进入改型Sagnac干涉仪，由于每束平行光与改型 Sagnac干涉仪的轴线夹角不同，导致CCD感光面上出现干涉图，因此CCD接收到的光强信息 是通过目标大气进入光学系统的张角一一对应，最终借助"四强度"方法反演出大气温度、 风速等信息。 CCD各像素所接收到的干涉强度为
I = 1。(l+Vcos小) (1)
其中V为调制度，包含目标大气的温度信息
V = exp (-QT A2) (2)其中g^.82x10—12(cr。2/AO(K—'cm—2)，。。为零风速的波数，它与极光(气辉)
波长A 。的关系为0 。 = 1/ A 。， M为发射极光(气辉)的气辉粒子原子量。 若不考虑干涉仪的运动，则静止时改型Sagnac干涉仪的相位，亦即(1)式中的小
为 (J) = (J) e + (J) v+(J) ' = 2 Ji o 。 A e (l+v/c)+2 Ji 。0 A ' (3)
其中，小e为改型Sagnac干涉仪的固定光程差导致的相位；
(k为风速引起的相位，v为视线方向的风速(c为光速)
乂hA V 0v=tA0.— (4) 义o c 小'为步进光程差引起的相位
小'=2 Ji A ' /入。 (5) 总光程差为A = A e + A ' (A e >> A ')，其中A e为基准光程差，A '为步 进光程差。 假设步进光程差A '能够在一个波长范围内，以A /4的步进递增4次S卩A '= 0、入/4、 A /2禾P 3 A /4，则对应A '的步进相位也能够以Ji /2步进递增4次0、 ji /2、 ji 、
和3 Ji,/2，就可以分别得到每--步的强度为I丄=1。(l+Vcos小)(6)I2 = 1。(l-Vsin小)(7)I3 = 1。(l-Vcos小)(8)I4 = 1。(l+Vsin小) 由式(6) (9)可得 I0 = (v工3)/2 = (I2+I4)/2 (10)
V = [a「l3)2+(l4-l2)2]"721。 (11)
tan小=(I4_I2) / (1「13) (12) 因此，只需要知道改型Sagnac干涉仪固定光程差，并能够精确提供四个精准的步
进光程差，根据(11)、 (2)式可以得到大气的温度，通过(12)、 (4)、 (3)式可以获得大气的
风速，这就是"四强度法"测风的原理。 2.基于LCoS的改型Sagnac干涉仪的光程差 普通的成像干涉仪不能够直接用来进行风场的探测，必须通过视场展宽的改造， 才能满足探测需求。视场展宽需要对干涉仪进行视场补偿、消色差及热补偿方面的优化设 计，其目的是使光程差随入射角、波长和温度的变化很小，可允许在大的立体角范围内有效 收集光能从而提高灵敏度，增大探测波长范围，而温度的变化也不会对探测产生大的影响。 下文对基于大气风场探测的LCoS改型Sagnac干涉仪的光程差及视场补偿方法进行理论推 改型Sagnac干涉仪是通过视场补偿技术使光程差随入射角变化的趋势减缓，完 满的视场补偿是在任何视场角情况下都保持恒定光程差，这在实际中做不到，本发明采用 两块折射率不同的直角梯形玻璃al和直角梯形玻璃b2胶合在一起，并配以LCoS反射式液 晶7，从而构成一个实体改型Sagnac干涉仪，如图1、图2所示，直角梯形玻璃al和直角梯 形玻璃b2的材质和尺寸均不同，其中直角梯形玻璃al折射率为n"顶边长为a，侧边长为 e，直角梯形玻璃b2折射率为rv顶边长和侧边长分别为b和d， LCoS反射式液晶7的有效 厚度和折射率分别为f和n3， LCoS反射式液晶7顶面与直角梯形玻璃al顶面下挫的距离 为c。若入射光线与直角梯形玻璃al的斜面入口处法线方向成e角，通过计算可得本发明 基于大气风场探测的LCoS改型Sagnac干涉仪的固定光程差为
A广2(4—与一2
"2 sin《
、cos《 cos《'—cos<93 、—Jcos《
)
(13)+2 2sine2[c+Z tane2-atane2+ /(l-tan^2tane3)] 其中e2、 03分别为各个不同材质界面处的入射角和折射角，如图2所示，而 且这3个角度^、 e2、 93都跟入射光在干涉仪入射面的e角有关。根据界面处的斯涅尔 定律(折射定律)对(13)式整理得到 A e = 2叫cos 9 「2bn2cos 9 2_2fn3cos 9 3+2n2 (c+f) sin 9 2 (14) 为了讨论入射角e与光程差的关系，再次运用斯涅尔定律将cos e p cos e2、
cos e 3和sin e 2用e来表示，并用泰勒(taylor)公式作级数展开后得到
丄(￡ + /_0)+*一/
+ 丁巧
1 /, 、 6
sin2"
2^丄 2 !
6(丑4-",4) , /(C、4) C5
sin3P
(15)
一^
% 5 C
sin ^ 其中5 = T^T^ ,C = V2"32-2"X
8
要实现视场补偿，就要减小光程差随入射角的变化趋势，也就是将(15)式中的含
e项尽可能减小，也即令含e项前面的系数为o，但是，要想同时使得四项系数都为o是无 解的，因此在入射角较小(e《5° )的情况下，令sin e —次项前的系数为o，即 V^Tj
1 / 、 & /
=0
(16) 若满足(16)式所描述的条件，那么光程差将仅随sin 9的二次和更高项而变化， 大大减缓了光程差的变化趋势，这样的干涉仪我们称之为广角改型Sagnac干涉仪。若在 (16)式基础上满足(15)式sin29项前面得系数同时也为O，则称之为超广角改型Sagnac 干涉仪。(15)式中与sin e无关的那一项为固定光程差A e ，则超广角改型Sagnac干涉仪 的条件为<|哉[丄("/-a) + U] = o (17)
^2[-4(C + / + ") + ^-^] = 0
2 《 5J CJ (17)式可以作为选择合适玻璃及厚度进行匹配的依据，从而确定LCoS改型 Sagnac干涉仪的固定光程差A e及其相位小e 。
3.步进相位的实现 LCoS反射式液晶是近年来发展起来的新型电光调制器件，与传统的 TFT-LCD (Thin-Film Transistor-LCD)透射式液晶相比，在光能利用率、集成度、可靠性方 面具有巨大的优势。LCoS的驱动电路制作在像素的后方，可以增加像素的有效利用面积 和光能利用率，有更多的空间集成相应的驱动设备，可以利用现有的CMOS工艺制作显示芯 片，在成熟的LCD生产线上进行封装，从而有效縮小器件的体积。而且，使用LCoS反射式液 晶制作的空间光调制器也具备了上述优点，在诸多高科技领域中得到了广泛的应用。
本发明使用LCoS反射式液晶空间光调制器来取代压电陶瓷微位移驱动装置实现 (5)式所示的步进相位。目前常用的液晶空间光调制器大都是对光强和相位的混合调制，但 是探测上层大气对光能利用率的要求很高，因此这种混合调制器件不能够满足探测要求。 据葛爱明等人的报道(《物理学报》Vo1.52(10) :2481-2485)，使用LCoS反射式液晶制作的 空间光调制器最高可实现0-4Ji的纯相位调制，且光强反射率高达93%，相应波段能够覆 盖400-800nm的范围。 LCoS反射式液晶的结构示意图如图4所示，最顶层IT0玻璃基片10与反射层12 之间夹着液晶分子层ll，底面为硅层13。液晶分子在IT0玻璃基片表面10和反射层12表 面处都沿着锚定方向排列，且上下锚定方向差a ，中间的液晶层分成许多薄层，每一层内分 子的取向基本一致，且平行于层面(XY平面)。相邻分子的取向逐渐转过一个角度，从而形 成扭曲_向列排列方式。当液晶基片两端没加电场时，液晶层可看作被分成许多与z轴正 交垂直的薄片，每个薄片除了液晶分子转过一定角度外，其它都是相同的。当施加了一定的 电压(该电压阈值高于液晶的相变阈值，但是低于液晶的光学阈值)后，扭曲向列相液晶器
9件可以满足纯相位调制条件。借助Jones矩阵的推导，LCoS液晶的反射率R及出射时相位
的变化S为
"" +^_ V"2+, (18)
j — 2^加-,{"ygsiny[l — cos(2^/a2 + ,)] - ;gVa2 +cossin(2^/a2 + yg2))cos^ 其中a为液晶层前后表面的锚定方向角度差，也称之为液晶的扭曲角，V为出射
光偏振面相对于入射光所转过的角度，P是与电压有关的参数
义」"，咖2《-2taiT'[exp(-^^)]} + "02Sin2{;-2tan—'[exp(- 其中d为液晶层的厚度，A为入射光的波长，Aw-"e(伊)一"。为液晶的双折射率
差，U。为阈值电压，U。为某饱和电压。"四强度法"探测风场，需要步进光程差对应的相位步进4次，即0、 Ji/2、 Ji、和 3Ji/2。根据(18)式和(19)式所示的电压与相位变化之间的关系，便可以确定四次步进相 位0、ji/2、ji和3^1/2所对应的电压值^、仏、仏和仏。在实际应用中，会出现很多因素导 致理论值与实际电压值出现偏差，因此，通常电压值Un U2、 U3和U4需要通过定标来确定。
根据(18)式和(19)，在实现了步进相位小'的情况下，结合(15)式固定光程差 所对应的固定相位小e，最终通过(11) 、(2)式可以得到大气温度，通过(12) 、(4) 、(3)式可 以获得大气的风速。
本发明的有益效果在于， 与现有LCoS广角Michelson干涉仪相比，本发明在干涉仪的结构和使用LCoS反 射式液晶调制的方法上都有较大的差别 (1)本发明改型Sagnac干涉仪的光路呈环状，且两条光束都要经过3次反射最终
干涉，而广角Michelson干涉仪的两条光束仅通过2次反射便进行干涉； (2)在使用LCoS反射式液晶进行相位调制方面，本发明改型Sagnac干涉仪其中一
条光线以42。
-48°的角度入射，而LCoS广角Michelson干涉仪则采用正入射方式，角度
在±3°范围内，由于液晶对光入射角是有很大的依赖性，因此导致了控制液晶对光相位进
行调制时存在本质的差别。 与现有改型Sagnac干涉仪相比，本发明在干涉仪的结构和使用LCoS反射式液晶 调制的方法上也有较大的差别现有改型Sagnac干涉仪没有使用任何步进调制部件，而是 直接运用角度变化所引起的小量光程差变化，来提供相位的步进，本发明则在改型Sagnac 干涉仪一臂加入LCoS反射式液晶，运用相位的调制来提供步进光程差，这样导致了这两种 干涉仪在结构和探测方法及模式上存在本质的区别。
权利要求
一种基于LCoS的改型Sagnac干涉仪，其特征在于，包括在下底面胶合的直角梯形玻璃a(1)和直角梯形玻璃b(2)，直角梯形玻璃b(2)的直角腰面相对于直角梯形玻璃a(1)的直角腰面沿胶合面下挫，胶合面镀有半反半透膜(6)；所述的直角梯形玻璃a(1)的上底面镀有全反射膜a(4)，直角梯形玻璃a(1)的直角腰面镀有全反射膜b(5)，直角梯形玻璃b(2)的上底面镀有全反射膜c(8)，直角梯形玻璃b(2)的直角腰面设置有LCoS反射式液晶(7)，LCoS反射式液晶(7)包括平行设置的玻璃基片(10)和反射层(12)，玻璃基片(10)和反射层(12)之间设置有液晶分子层(11)，反射层(12)的下方设置有硅层(13)，所述的直角梯形玻璃a(1)的斜腰面胶合有偏振片a(3)，直角梯形玻璃b(2)的斜腰面胶合有偏振片b(9)，偏振片a(3)和偏振片b(9)的偏振方向相同。
2. 根据权利要求1所述的基于LCoS的改型Sagnac干涉仪，其特征在于，所述的直角梯形玻璃a(l)和直角梯形玻璃b(2)的折射率不同，直角梯形玻璃a(l)的顶角和直角梯形玻璃b(2)的顶角均为45。。
3. —种利用权利要求1所述的基于LCoS的改型Sagnac干涉仪探测风场的方法，其特征在于，采用基于LCoS的改型Sagnac干涉仪，包括在下底面胶合的直角梯形玻璃a(1)和直角梯形玻璃b(2)，直角梯形玻璃b(2)的直角腰面相对于直角梯形玻璃a(l)的直角腰面沿胶合面下挫，胶合面镀有半反半透膜(6);所述的直角梯形玻璃a(l)的上底面镀有全反射膜a(4)，直角梯形玻璃a(1)的直角腰面镀有全反射膜b(5)，直角梯形玻璃b(2)的上底面镀有全反射膜c(8)，直角梯形玻璃b(2)的直角腰面设置有LCoS反射式液晶(7)，LCoS反射式液晶(7)包括平行设置的玻璃基片(10)和反射层(12)，玻璃基片(10)和反射层(12)之间设置有液晶分子层(ll)，反射层(12)的下方设置有硅层(13)，所述的直角梯形玻璃a(l)的斜腰面胶合有偏振片a(3)，直角梯形玻璃b(2)的斜腰面胶合有偏振片b (9)，偏振片a (3)和偏振片b(9)的偏振方向相同，具体按照以下步骤实施目标大气中的一束光线从直角梯形玻璃a(l)的斜腰面入射，入射光经过偏振片a(3)后变为线偏振光，通过半反半透膜(6)被分成方向不同的两束光一束光经过直角梯形玻璃b(2)透射后入射至LCoS反射式液晶(7)，在LCoS反射式液晶(7)内对入射光进行相位调制，调制后的反射光出射LCoS反射式液晶(7)，经过直角梯形玻璃b(2)上底面全反射膜c(8)的反射再次到达半反半透膜(6);另一束光在直角梯形玻璃a(l)中依次经过全反射膜a (4)和全反射膜b(5)两次反射后也到达半反半透膜(6);半反半透膜(6)处的两束反射光汇合后从直角梯形玻璃b(2)的斜腰面经过偏振片b(9)出射，发生干涉现象，最后通过后置光学系统以及CCD对干涉图像进行采集，运用四强度法反演出目标大气的风速。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的在LCoS反射式液晶(7)内对入射光进行相位调制，具体按照以下步骤实施对LCoS反射式液晶(7)进行四次曝光，每一次曝光给LCoS反射式液晶(7)上的所有像素施加相同的电压完成一次整体相位调制，施加的四次电压不同，完成对相位0、 Ji /2、 Ji 、3 Ji /2的四次步进调制。
5. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的在LCoS反射式液晶(7)内对入射光进行相位调制，具体按照以下步骤实施将LCoS反射式液晶(7)所有像素划分为四个均等的区域，对LCoS反射式液晶(7)进行一次曝光，在一次曝光期间同时给四个区域分别施加四个不同的电压，使得入射四个区域的光被分别调制O、 ji/2、 ji、3ji/2的相位。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的直角梯形玻璃a(1)和直角梯形玻璃b(2)的折射率不同，直角梯形玻璃a(l)的顶角和直角梯形玻璃b(2)的顶角均为45。。
全文摘要
本发明公开的一种基于LCoS的改型Sagnac干涉仪，包括在下底面胶合的直角梯形玻璃a和直角梯形玻璃b，直角梯形玻璃b的直角腰面相对于直角梯形玻璃a的直角腰面沿胶合面下挫，胶合面镀有半反半透膜；直角梯形玻璃a的上底面镀有全反射膜a，直角梯形玻璃a的直角腰面镀有全反射膜b，直角梯形玻璃b的上底面镀有全反射膜c，直角梯形玻璃b的直角腰面设置有LCoS反射式液晶，直角梯形玻璃a的斜腰面胶合有偏振片a，直角梯形玻璃b的斜腰面胶合有偏振片b。本发明检测方法，通过对LCoS反射式液晶施加不同的电压对入射光的相位进行调制，为不同波长的光提供步进相位，从而探测大气风场。本发明干涉仪及探测风场的方法功耗小、抗震性能好、成本可观。
文档编号G01W1/02GK101762831SQ201010013558
公开日2010年6月30日 申请日期2010年1月7日 优先权日2010年1月7日
发明者唐远河, 张瑞霞, 朱赐, 秦林, 郜海阳 申请人:西安理工大学