基于电光调制器的全Stokes矢量的遥感测量

在利用光学方法测量参数的技术领域,偏振光的调制和检测具有重大的实用价值.但目前的偏振遥感主要是线偏振参数的测量,不是全Stokes矢量的测量.为实现全矢量图像的测量和显示,需要构建一种应用于遥感测量的全偏振图像采集、存储、计算和显示系统.整个全偏振测量装置的核心是一个包含液晶调制器的双CCD成像装置.系统通过对液晶调制器的控制,对入射光进行相位调制,偏振分光棱镜将调制后的光束分为强度相等的两束光(o光和e光),并由两个CCD进行图像的实时同步采集,最后由数字信号处理器(DSP)进行全Stokes参数的计算并输出结果图像.实验结果表明:全Stokes矢量图像包含更多的图像信息,在目标识别和其他图像测量的应用上将会发挥巨大的作用.     

基于Stokes矢量的双相机偏振成像系统

针对传统偏振成像技术机械振动大、系统不稳定的问题,提出了一种基于Stokes矢量的双相机偏振成像技术,在液晶驱动控制器的作用下,驱动2个液晶可调相位延迟器(LCVR)进行柔性调制,利用相机采集目标的偏振图像,进一步得到Stokes矢量的分量图像,解算出偏振度、偏振角图像.该方法利用双相机同时成像技术,解决了单相机采集信...     

基于Stokes参量法测量矢量光束偏振态的方法

矢量光束的偏振态检测是矢量光束研究的关键技术。论文研究了基于Stokes参量法测量矢量光束偏振态的方法,介绍了该方法的基本原理和实现过程。基于猫眼腔激光器和马赫-曾德干涉仪生成了4种不同偏振态分布的轴对称线偏振矢量光束,并用Stokes参量法计算了生成光束的四个Stokes参量,以及光束每个像素点上的椭圆取向角和椭圆率角,得到了生成光束的偏振纯度。实验结果证明了Stokes参量法可有效实现矢量光束的偏振态检测。     

Joanes矢量、Stokes矢量和Poincare球关系的研究

在偏振光的表述中，常用Joanes矢量、Stokes矢量对其做数学描述。偏振光的几何表述是通过Poincare球来描述，Joanes矢量和Stokes矢量对用数学手段处理偏振态的变换提供了方便。用几何方法通过Poincare球表示各种偏振态更直观和感性。本文从解析式上证明了他们之间的关系，并进一步指出三种方法的优缺点。     

基于FLCM的太阳Stokes矢量偏振测量术

利用两个标准λ／2FLCM(铁电液晶调制器)提出了太阳Stokes矢量偏振测量术。在不同的调制相位间隔测量4次光强便可导出全部Stokes矢量。利用FLC容易实现高调制频率(几千Hz)。这种偏振测量术的测量装置没有机械运动部件，不能引起杂散光效应，与快速解调器相结合在可见光范围内测量精度非常高。理论分析与实验结果符合很好。     

弹光调制偏振Stokes参量测量及误差分析

为了更简便地实现Stokes矢量测量，采用一种工作在不同频率上的双弹光调制器，利用它的频率叠加对光进行调制，产生载有被测量的高频调制分量，通过锁相一次得到了适用于所有偏振态测量的4个Stokes分量，且进行了理论分析、仿真验证以及误差分析，即对相位延迟幅度、入射角等因素对测量结果的影响进行了分析。结果表明，该方法实现了只需测量一次便可测出偏振态的所有分量，为进一步工程实现提供了基本的理论支撑。     

多电平逆变器通用简化空间矢量调制法

空间矢量调制法在多电平逆变器中已得到广泛使用,然而传统SVPWM算法需要扇区判断和繁琐的三角函数运算,且所有的基本电压矢量必须预先计算并储存起来供后续运算调用,这样既增加了控制器的计算量,影响响应速度,又占用了一定的存储空间。此外,随着电平数的增加,算法会越来越复杂。为此,提出了一种通用的简化空间矢量调制法,在定位了参考电压矢量后,基于两个表格进行简单的逻辑运算即可得到所需的开关状态和开关顺序,且该算法适用于更高电平的逆变器。最后,搭建了三电平NPC逆变器和五电平NPC/H桥逆变器的MATLAB仿真模型,并对三电平NPC逆变器做了实验研究,仿真和实验结果验证了该算法的有效性和通用性。     

基于Stokes向量大气紫外光谱辐射的偏振修正研究

通过在紫外(UV)大气成分探测仪中设置偏振测量通道,并采用基于Stokes向量方法对空间大气紫外光谱辐亮度探测输入值进行了偏振度修正。采用解析函数法建立了修正误差较大波段处的偏振度数学模型,将240~380nm工作波段范围的偏振度修正误差最大值由6.6%减小至1.6%。最大限度降低了由于大气散射偏振对探测大气入射光强的影响,提高了紫外大气测量精度,为航天遥感仪器大气紫外测量提供了理论和实验基础。     

Ince-Gaussian矢量光场束腰位置对紧聚焦特性影响的研究

为了获得Ince-Gasussian矢量光场束腰位置对紧聚焦特性的影响规律,采用正交偏振的奇偶模式叠加理论和Richards-Wolf矢量衍射积分理论,对不同束腰位置的Ince-Gaussian矢量光场紧聚焦特性进行了研究。结果表明,在高数值孔径聚焦条件下,入射Ince-Gaussian矢量场的束腰距离透镜位置z_i在一定瑞利长度z_R范围内(z_i < 0.5z_R)改变时,其聚焦场的横向场结构即光强与偏振态分布,依然可以保持稳定;通过聚焦场相位结构分析,给出了在束腰距离透镜位置z_i超过一定瑞利长度z_R范围(z_i>0.5z_R)时,影响横向场结构不稳定的原因;聚焦场纵向偏振分量作为聚焦场的一个自由度,被证明可以用来构建更加丰富的矢量结构光场。此研究结果对复杂结构矢量光场在光学微操控与光信息存储方面的研究有重要参考价值。     

一种新的测量扭曲向列相液晶盒盒厚和扭曲角的Stokes矢量法

提出了一种新的测量扭曲向列相液晶盒盒厚和扭曲角的Stokes矢量法。根据Jones矩阵推导出了Stokes矢量与液晶盒参数的关系,其原理是通过确定经过液晶盒之后偏振光的偏振特性来求解液晶盒盒厚和扭曲角。该方法在测量一个Stokes矢量时,在液晶盒后依次放两种波片,目的是改变经过液晶盒后的光的偏振态,再置一偏振分光棱镜分开水平Ip和垂直Is线偏振分量,测得两组光强,根据公式算得该Stokes矢量,从而求解液晶盒盒厚以及扭曲角。实验中我们用该方法测量了不同盒厚、扭曲角度的TN液晶盒。实验结果证明该方法可行,结果准确,并且可以测量盒厚较小的液晶盒。最后,我们理论分析了实验误差。     

基于四象限探测器的斯托克斯向量测量仪

四象限探测器的各探测器互相匹配,被广泛应用于光束准直等应用中,适合于测量和监控快速变化或漂移的光束.通过研究,提出了一种基于四象限探测器的偏振态测量装置.该装置在四象限探测器的每一个探测器前放置经过不同检偏方向的偏振片及特定相位延迟和快轴方向的波片,构成四个检偏通道,并通过探测器上的光强计算得到入射光的斯托克斯向量.不同偏振片的偏振方向以及波片的相位延迟和快轴方向经过优化设计确定,以便降低测量误差并提高测量稳定性.该斯托克斯向量测量仪能够实现入射光偏振态的同时测量与高速输出,对于动态偏振系统的监控具有独特优势.通过类似优化设计,亦可扩展系统使用波段,改善红外波段测量效果.     

折射式起偏器的密勒矩阵表示及偏振度分析

为了研究折射式起偏器的密勒矩阵表达式,以矩阵光学中关于斯托克斯矢量和密勒矩阵的有关理论为基础,通过理论运算导出了折射式起偏器的密勒矩阵的一般表达式;探讨了自然光以任意角度入射折射式起偏器的情况下透射光的斯托克斯矢量表示及偏振度所满足的公式;绘制了以布儒斯特角入射时透射光偏振度与介质折射率及介质层数的关系曲线。结果表明,在以布氏角入射折射式起偏器的前提下,增大介质的折射率和介质层数更容易获得较高的偏振度。这一研究结果对多层介质膜器件同样适用,具有一定的现实参考意义。     

基于长波红外的海面场景偏振特性分析与建模

针对海面场景长波红外偏振特性建模问题,文中根据表面微元双向反射分布函数BRDF,对物体表面偏振效应进行了分析,并结合红外发射效应和红外反射效应的综合作用,提出了一种长波红外偏振度计算模型.该模型有效描述了偏振度和物体自身红外发射值、红外反射值以及探测角之间的关系.利用Radtherm IR软件对海水辐射、大气辐射与舰船目标辐射进行计算,结合本文构建的偏振度计算模型,仿真了不同时间段内、不同观测角度下海面背景和舰船目标在长波波段的偏振度变化规律.通过仿真数据与实际测量数据的对比分析,结果表明两者具有较好的拟合度,验证了该模型对于海面场景偏振度计算的有效性.     

斯托克斯光偏振态测量系统的优化

为了满足光偏振态分振幅测量模块（DOAP）对分光棱镜复杂且严格的加工要求,采用在经典DOAP透射光路及反射光路各引入一块波片的方法,组成改进后的光偏振态测量模块。推导了新的仪器矩阵表达式,通过分析波片参量对仪器矩阵条件数的影响,得到了最佳波片的参量及其关系。结果表明,优化后的斯托克斯椭偏仪测量薄膜样品的厚度和折射率的标准差分别为0.1nm和0.001。通过选择波片的最佳方位角或相位延迟量可以实现斯托克斯椭偏仪仪器矩阵的优化,从而提高系统的测量稳定性及可靠性。     

利用自相位调制效应测量微结构光纤的非线性系数

报道了利用光纤中的自相位调制(SPM)效应对微结构光纤的非线性系数进行测量的实验.实验中采用半导体激光器作为脉冲光源,输出宽度为1.6 ps的双曲正割型脉冲,经掺铒光纤放大器(EDFA)放大后进入80 m的色散平坦微结构光纤,由于自相位调制效应,出射光谱得到展宽.通过测量输入微结构光纤的脉冲峰值功率和输出光谱,可以计算得到微结构光纤的非线性系数.该测量方法简单、准确,实验测量值与光纤的标称值误差小于1%.     

交流磁光调制大角度检测技术研究

基于交流磁-光调制及频谱分析原理,实现了对交流磁-光调制大角度检测。首先从频谱结构图的角度分析了大角度的检测过程,得出利用本文方法检测的交流调制角度不受角度周期性影响的结论;其次采用相对频谱幅度的方法实现对特定范围内的大角度进行检测,同时分析了检测灵敏度和相对误差。采用了差除和的信号处理技术消除了光源发光功率不稳定以及光强吸收等误差因素。本文技术将在相关领域具备较好的应用潜力。     

基于调制度测量轮廓术的测量系统研究

调制度测量轮廓术可以实现对物体的垂直测量 ,特别适合于探测表面有高度剧烈变化或不连续区域的物体 ,研究实用的基于调制度测量轮廓术的测量系统对三维传感和机器视觉有重要意义。本文从调制度测量轮廓术的原理出发 ,分析了获取条纹调制度信息的原理 ,提出了两种易于实现仪器化的垂直扫描方法 ,提出了调制度测量轮廓术的实验系统设计方法和步骤 ,给出了模拟实验结果。本文的工作对调制度测量轮廓术的实验设计和实用化有重要的意义     

矢量调制误差测量影响因素分离方法研究

提出一种基于多次测量数据解析求解的方法,用于分离矢量信号发生器自带的调制误差和矢量信号分析仪的测量误差,并通过数值仿真和实验测量对方法进行实施和验证。该方法不但可以提高矢量信号发生器和矢量信号分析仪的校准准确性和可靠性,也为建立数字调制质量参数量值溯源体系提供了理论基础。