合肥研究院提出提升實驗室偏振定標精度方案

　　近日，中國科學院合肥物質科學研究院安徽光學精密機械研究所光學遙感中心光電技術與工程研究室在多角度偏振成像儀（DPC）高精度實驗室偏振定標方法研究中取得新進展，相關研究成果以Polarization measurement accuracy analysis and improvement methods for the directional polarimetric camera為題，發表在Optics Express上。

　　DPC作為一臺集多角度、多光譜和偏振探測能力于一體的星載傳感器，能夠用于大氣氣溶膠和云特征表征，在大氣環境探測方面具有應用前景。自2018年“高分五號”成功發射以來，高光譜觀測02衛星（GF-5(02)）、大氣環境監測衛星（DQ-1）、高精度溫室氣體綜合探測衛星（DQ-2）和陸地生態系統碳監測衛星（CM-1）等多個衛星均計劃搭載該衛星載荷。

　　對DPC的輻射和偏振特性進行高精度的實驗室定標是保證其測量精度的關鍵。為了進一步提高DPC的數據質量，研究人員在前期DPC實驗室定標研究的基礎上，從DPC的偏振測量模型出發，系統分析了各待定標參數對DPC偏振測量誤差的影響，提出了一系列提升定標精度的方案，使線性雙向衰減和偏振通道相對透過率定標不確定度分別由±1%、±2%提升至±0.4%、±0.4%，相對方位角精度由±0.1°提升至優于±0.05°。

　　為了驗證改進的定標方案的效果，研究人員分別在實驗室內開展了全視場零偏光驗證及多視場多偏振度測量驗證實驗。結果表明，使用新定標方案獲得的參數進行偏振度解算時，兩項驗證實驗的偏振測量誤差分別低于0.01及0.005，相比于原定標方案有大幅提升。該實驗室定標方法可用于后續各型號DPC的高精度實驗室偏振定標，還可推廣應用于其他類似的大視場偏振光學儀器。

　　此前，關于DPC輻射特性的定標方法已經以Pre-flight calibration of a multi-angle polarimetric satellite sensor directional polarimetric camera為題，發表在Optics Express上。近年來多篇論文的發表，表明研究人員在多角度偏振定標技術方面取得了長足進步，進一步奠定了在國內多角度偏振遙感探測領域的學科優勢。

圖1.DPC全視場響應采集系統

圖2.DPC 670納米波段全視場零偏光偏振度驗證。（a）采用原定標方案獲得的參數；（b）采用改進的定標方案獲得的參數

圖3.DPC多角度多偏振度驗證系統

　　圖4.分別采用修正后的參數及原始參數對DPC 490納米波段進行了多角度多偏振度驗證。偏振系統出射光的偏振度分別設置為（a）0.1； （b）0.2；（c）0.3；（d）0.4