偏振遥感研究进展

地球表面和大气中的目标在反射、散射和透射及发射电磁辐射的过程中,会产生由它们自身性质决定的特征偏振,即偏振特性中蕴涵着目标的多种信息.偏振遥感是近年来倍受关注的一种新兴的对地观测方法,在国际上已成为一个快速发展的领域.本文从偏振遥感物理机理出发,主要就近年来国内偏振遥感发展的四个方面进行了回顾和总结,分别为: 1)偏振测量仪器平台;2)地物偏振反射特性研究; 3)大气偏振遥感研究;4)仿生偏振导航研究.     

通道式偏振遥感器偏振定标方法研究

通道式偏振遥感器可获取目标光谱辐亮度、偏振度和偏振方位角等多维度信息,是目前最常用的偏振遥感探测的主要仪器类型之一。介绍了通道式偏振遥感器偏振定标的原理,根据矩阵光学理论和辐射度学理论,构建新的Stokes矩阵,从光谱维建立完善的偏振定标模型,分析了需要定标反演的参数,并给出了相应的定标方法,可为类似的通道式偏振遥感器的偏振定标工作提供参考。     

偏振串话与偏振保持参数及其依赖关系

虽然模式双折射或拍长是偏振保持光纤的重要偏振特性,但它没有给出长长度光纤保持偏振态的能力。这种能力用偏振串话或偏振保持参数来描述。偏振串话与偏振保持参数既有联系又有区别,偏振保持参数是偏振串话在一定的光谱宽度内的统计平均。本文主要叙述偏振串话与偏振保持参数及其依赖关系。     

混合磺化还原染料偏振薄膜的偏振性能研究

将磺化还原蓝RSN、磺化还原艳紫2R以及磺化还原猩红HRR以不同比例混合并配成0.5%的溶液,然后旋转蒸发得到浓度为20%的溶致液晶,使其在载玻片上涂布成膜,经过稳定化处理后该种混合磺化还原染料偏振薄膜的偏振性能在可见光全波段范围得到了较一致的偏振效率,可以实现薄膜在可见光全波段的偏振需要。     

多角度偏振成像仪系统级偏振定标方法研究

系统级偏振定标是多角度偏振成像仪(Directional polarization camera, DPC)研制过程中的关键环节,对于提高大气气溶胶和云相态等定量化探测应用具有重要意义。结合矩阵光学和辐射度学理论,建立了多角度偏振成像仪偏振响应定标模型,对关键影响参量进行定标。采用大口径积分球参考光源和分视场测量方法,消除了光楔平板对DPC三检偏通道视场非一致性的影响,实现了高频和低频相对透过率的高精度测量。采用傅里叶级数的分析方法,建立全视场起偏度的测量模型,消除参考光源偏振方位角绝对位置引入的测量误差,实现光学系统偏振特性的准确测量。采用可调偏振度光源和大口径积分球辐射源,开展了偏振定标精度的比对验证实验和精度分析。测试结果表明,全视场偏振定标精度优于0.5\%,自然光状态下的偏振定标精度优于0.05\%,验证了宽视场偏振遥感器偏振辐射响应定标模型的合理性,说明该系统级偏振定标方法可满足宽视场光学偏振遥感器的高精度偏振观测科学应用要求。     

航空偏振相机的光学偏振特性实验研究

利用大孔径积分球辐射光源系统对航空偏振相机的偏振特性进行了实验研究,以各偏振工作波段中0°放置的偏振通道为基准,选取航空偏振相机中心视场64×64像素点计算并校正了各偏振通道中偏振片／滤光片的强度透过率差异;并进一步测量了航空偏振相机光学系统自身的起偏度,通过最小二乘法多项式拟合,给出了各偏振工作波段的偏振度随视场角的...     

偏振光谱仪偏振探测精度分析

用于野外地物偏振光谱测量的偏振光谱仪,其偏振探测精度直接影响到地物偏振光谱信息获取的准确性,进而影响到目标偏振特性的解译水平。设计了适用于光栅光谱仪的偏振测量组件,将两种型号的光栅光谱仪改装成偏振光谱仪。基于可调偏振度光源验证偏振光谱仪的偏振光谱测量精度,首先分析了偏振光谱仪的偏振敏感性,然后给出了偏振光谱仪对可调偏振度光源输出不同偏振度谱的实验测量结果。实验结果表明:在460~920 nm波长范围之间,偏振光谱仪具有一定的偏振敏感性,加装退偏器之后,偏振光谱仪对输出光的测量偏振度与可调偏振度光源输入的标准偏振度具有很好的一致性,实测值与理论值的绝对误差均在2%以内,从而验证了两种型号的偏振光谱仪偏振测量组件设计的可行性,能够满足实验测量的要求。     

光纤偏振器

光纤偏振器在发展光通信和光纤传感系统高性能化、全光纤和小型化等方面有重要作用。简要介绍几种光纤偏振器的构成原理、制作方法和特性。     

偏振误差对相干偏振合成效率的影响

为了进一步提高相干偏振合成的效率，采用数值模拟方式，对偏振误差的影响及系统的拓展性进行了分析，并计算了偏振误差在3种不同拓展结构下对相干偏振合成效率的影响。当偏振合束器的透过率和反射率分别是96%和99.5%、半波片的透过率是99.7%时，Y型结构16路光束的整体合成效率会在偏振误差增大到0.03rad时下降0.33%；随着合成路数的增大，合成效率逐渐降低，当光束拓展至128路时，Y型结构的合成效率将下降至83%。结果表明，光功率相对平衡的Y型结构具有最高的合成效率，同时受偏振误差的影响最小。该研究确定了系统的最佳合成方案，为基于相干偏振合成的效率分析提供了参考。     

偏振态调制的偏振无关的干涉型光纤传感器

针对低双折射光纤双束干涉型传感器两壁偏振态随机变化引起的信号衰落,提出了一种新型干涉型光纤传感器的消偏振衰落方案。通过在光纤干涉仪的任何一臂加对光波偏振态适当的高频调制,在输出端高频滤波后,可以消除仪两壁偏振态的随机变化的影响,获得干涉信号可见度为0.707的稳定输出,从而实现干涉型光纤传感器的消偏振衰落。     

偏振耦合测试系统中偏振棱镜的设计

偏振棱镜是偏振耦合测试系统中的重要器件．本文设计了用于光纤寄生偏振耦合测试系统(DPCA)中的偏振棱镜．棱镜采用空气隙间隔，且光轴平行于入射平面的Glan—Taylor型结构。、可以增强棱镜的抗光损伤能力，提高非常光线的透射比．与胶合型棱镜相比。在保证有效孔径大小的同时，缩小了棱镜的尺寸．理论分析了空气隙厚度与消光比的关系，当空气隙厚度大于27μm时，消光比达到10^-7以上．     

偏振成像技术的进展

介绍了截至2013年偏振成像技术的研究进展。总结了偏振成像技术的主要研究内容。分别介绍了偏振成像技术方案分类,红外偏振成像仪和偏振焦平面探测器,偏振成像试验,以及偏振光线追迹的最新研究进展。     

非偏振分光棱镜的偏振敏感度测量

非偏振分光棱镜(NPBS)的偏振相关性会对外差干涉仪、偏振干涉仪和激光干涉仪等干涉系统的非线性误差、偏振误差和测量精度等带来不可忽视的影响。首先对NPBS偏振敏感度的4个特征参数的测量原理进行介绍，接着基于NPBS偏振敏感度测量系统进行一系列实验并对实验结果进行分析。NPBS的s光与p光分量的透射比和反射比基于圆偏振光入射并同步测量透/反射光中s、p偏振方向的强度来实现，以抑制光源抖动及光电探测器响应不一致性对测量结果的影响。在相位偏振敏感度测量方面，基于偏振测量系统对透/反射光的斯托克斯分量S₂、S₃进行测量，获得NPBS的s光与p光的透/反射相位差。3个NPBS样品的重复性测试实验结果表明：上述非偏振分光棱镜的偏振敏感度测量方法对NPBS透射比和反射比的测量精度(最大偏差与测量平均值之比)为-0.08%～+0.08%，重复性优于0.1%，对NPBS透射相位差和反射相位差的测量精度为-0.84%～+0.84%，测量重复性优于1%。对NPBS样品在不同入射波长和入射角度下的偏振敏感度进行了测量，结果显示：在1540～1560 nm范围内，被测...     

目标与背景的红外偏振特性研究

由于红外伪装技术在很大程度上削弱了当前对目标的红外识别能力，提出一种用红外偏振技术增强对伪装目标的识别能力的新方法。在8~14 μm波段，在特定的环境条件下对一个红外伪装目标和背景的红外偏振特性进行了研究，分析两者的强度对比度和偏振度对比度，结果发现，目标与背景的偏振度对比度远大于二者的强度对比度。这一结果表明，红外偏振技术在提高红外探测系统的侦察和识别能力方面具有十分重要的研究价值。     

偏振三维成像仪的相对偏振方向定标方法

在介绍偏振三维成像机理、四孔径偏振三维成像仪组成的基础上,开展四孔径相对偏振方向对偏振三维成像精度影响分析,确定四孔径相对偏振方向精度要求。制定了四孔径镜头偏振片相对偏振方向定标方法和四孔径偏振三维成像仪相对偏振方向定标方法,搭建了定标装置,在实验室内开展了相对偏振方向定标。四孔径镜头偏振片相对偏振方向定标误差为±0.5o,四孔径偏振三维成像仪相对偏振方向误差为±1o,从而可保证偏振三维反演的法向量误差为-5.47%~5.80%,为偏振三维成像仪高质量成像提供保障。     

偏振态调谐光纤滤波器的主偏振态分析

应用主偏振态理论,分析了偏振态可调谐物理机制,建立了偏振态可调谐双折射光纤 滤波器理论分析模型,并研究了可调谐滤波器特性与检偏器偏转角、信号偏振态等结构参数之间的关系。研究表明,滤波器调谐特性主要取决于信号光偏振分量相位差,而与信号光偏振矢量幅度、检偏器偏转角无关;适当地选取偏振矢量取向角以及检偏器偏转角,通过合理控制信号光偏振分量相位差,可以使滤波器实现线性等幅调谐。     

红外偏振探测的机理

偏振探测技术已经成为一种重要的探测手段,其机理研究对红外偏振探测的实际应用和结果分析具有重要的理论指导意义.综述了偏振产生的机理,如反射、热辐射和散射,分析了物体的表面特性如粗糙度、色泽和电导率等对光的偏振特性的影响,并借助多人的实验加以辅证.发现当入射角等于布儒斯特角时,反射光的线偏振度达到最大值;多次散射使光的偏振方向不断偏转,经统计平均后降低了反射或散射光的偏振度;亮的粗糙表面的反射光以多次反射为主,表现出较小的线偏振度;通过检测反射光偏振角的相位差可以确定目标是金属还是绝缘体.     

用于偏振成像的液晶微偏振阵列研究进展

微偏振阵列是分焦平面偏振计的核心元件.相较于纳米线栅阵列,液晶偏振阵列有着设计灵活、工艺简便、性能稳定等独特优势,有望实现高性价比、高精准度的偏振测量与成像.本文综述了近年来国内外科研团队针对液晶微偏振阵列展开的研究,系统阐述了基于宾主型、偏振旋转型和相位延迟型3大类液晶偏振阵列的器件结构和工作原理,不同的液晶排列结构...