PMD补偿反馈控制信息DOP与DGD的数学模型

与电功率反馈控制信息相比,偏振度(DOP)作为偏振模色散(PMD)动态补偿技术中的反馈控制信息在码率透明等方面有其优势.本文以准单色光理论和2×2相干矩阵为基础,推导了DOP与差分群延迟(DGD)之间的一般数学关系,推导中考虑了光脉冲波形函数、脉冲宽度、光在两个偏振主态上分光比等因素对这一关系的影响;给出了表示两偏振主态(PSP)方向上光脉冲交叠程度的相干函数;计算了当脉冲波形函数为高斯型时DOP的表示式,给出了当分光比为0.5和不同高斯脉冲宽度下光偏振度随差分群延迟变化的关系曲线.将理论计算结果与用10Gb/s的伪随机序列在归零码(RZ)下的实验测量数据进行了比较,表明在一定的DGD范围内理论计算与实验结果一致.     

基于红外偏振的入射角确定

提出基于红外光的偏振度来确定透明物体形状检测中的入射角的方法。在可见光域,偏振度是入射角的二阶函数,即在布儒斯特角两侧各有一个入射角,不能唯一确定入射角。而在红外域,偏振度与入射角之间是一一对应关系,可以对可见光域的两个入射角做出区分,得到正确的入射角。这种方法提高了透明物体形状检测的精度,还可用于复杂形状的物体检测。     

主动偏振成像对皮肤状态诊断影响的研究

偏振成像相比于普通成像包含更丰富的物体表面反射和散射信息。采用偏振成像的方法在不同光源照明下获得皮肤表面偏振度图像,研究同一波段光源激光和LED以及不同波段的激光和LED光源对偏振成像的影响,探索适合特殊病症的偏振成像照明光源的种类和波段。结果表明：同一波段光源照明下,激光的偏振度图像信息熵和平均梯度都高于LED的偏振度图像;对于皮肤上红斑与黑斑的局部成像,绿光波段照明的图像细节表现力均优于红光波段光源照明时的图像,为激光偏振成像提高皮肤状态诊断的准确性提供更多信息。     

光副载波复用系统中偏振模色散对偏振度的影响

在光副载波复用系统中若使用偏振度作为偏振模色散的监测信号将会遇到灵敏度低的问题.本文首先讨论了色度色散和初始啁啾对偏振度的影响,然后找出了影响监测信号灵敏度的因素,并提出了相应的解决方法.使用一个窄带滤波器用来平衡光载波和边带的功率,偏振度对偏振模色散的灵敏度将会明显的增长.     

非均匀偏振光束在海洋湍流中的光强特性

为了研究非均匀偏振光束在海洋湍流中的光强特性，采用广义的惠更斯-菲涅耳原理，得到非均匀偏振光束经过海洋湍流传输后的光强分布, 并对非均匀偏振光束在海水中传播的传输特性进行了研究。结果表明，非均匀偏振光束的参量n和K越大，其光强分布偏离高斯分布越明显，但随着传输距离的增大，海洋湍流对光束的影响也增大，光强分布又回到高斯分布；随着均方温度耗散率χ_T或温度与盐度波动的相对强度w的增大，或者单位质量液体中的湍流动能的耗散率ε的减小，非均匀偏振光束的光强分布就会更趋于高斯分布。该研究结果在海洋光通信以及成像方面存在潜在的应用价值。     

基于MB模型的简化偏振BRDF模型建立与仿真

偏振BRDF模型的计算往往非常复杂,为了简准确地获取伪装目标和背景的反射光偏振度差值,采用特殊值法和理想化方法对Maxwell-Beard BRDF模型中的微面元分布函数和遮蔽函数进行简化,使微面元分布函数较Torrance-Sparrow模型准确,较Maxwell-Beard模型更简单.然后利用Fresnel反射中物体对光线平行分量和竖直分量反射率不同的性质,采用物理理论分析的方法计算得到表示反射过程的Muller矩阵,并建立了其矢量BRDF模型.针对面内反射,利用Matlab对模型进行模拟,仿真结果证明:模型可以描述粗糙表面反射偏振特性.研究结果对研究粗糙表面反射偏振特性的影响因素及伪装目标偏振探测有一定的理论和实践意义.     

基于可调偏振度源验证偏振光谱强度调制系统

研制了一种结构简单、稳定性好的可见光波段可调偏振度光源,用来验证偏振光谱强度调制(PSIM)实验系统设计的正确性。该光源内部安装有两块K9玻璃组成的玻璃片堆,通过改变玻璃片堆的倾角来调整输出的部分偏振光的偏振度。理论推导了二者的关系,得到了可调偏振度源输出光的偏振度计算方法。根据PSIM系统的实现原理,搭建了验证PSIM性能的实验装置,对可调偏振度源输出的不同偏振度谱进行了测量。实验结果表明:在PSIM实验装置的有效工作波段范围内,可调偏振度源输出光的理论偏振度值与PSIM实验装置测得结果的误差在1%以内,验证了可调偏振度源及PSIM实验装置设计的正确性。该装置有望成为标准偏振光源,用于偏振光谱测量装置的精确标定。     

WDM光纤通信系统中PMD自动补偿的研究

文章提出采用粒子群优化算法,提取信号的偏振度(DOP)作为反馈信号来补偿多信道光纤通信系统中的偏振模色散(PMD).作为例子,对两信道的波分复用(WDM)系统中的PMD进行了自动补偿,并进行了数值模拟,得到了两个信道补偿前后的DOP以及眼图变化情况.模拟结果表明这种算法对补偿多个信道的PMD是有效的.     

光谱宽度对偏振度与差分群延时关系影响的研究

理论推导出准单色光波情况下、输入信号为高斯脉冲时偏振度(DOP)与差分群延时(DGD)关系的简明解析表达式.通过对偏振度公式的理论分析,得出了DOP随DGD变化的关系由分光比以及光源的光谱宽度决定的结论.用不同光谱宽度的10 Gbit/s归零(RZ)伪随机码光源实验研究了DOP与DGD的关系,实验结果表明了理论推导和分析的正确性.理论分析表明 ,除了分光比参数外,只有能够影响光谱宽度的参数才会对DOP-DGD关系式产生影响,如调制码型、调制啁啾和脉冲变换极限宽度等,而其它因素则与DOP-DGD关系式无关,如色散、线路啁啾以及脉冲实际宽度等.     

多云天气天空偏振定向方法

为了在多云天气下实现天空偏振定向,提出了一种利用改进的U-Net深度神经网络结合偏振度阈值进行云分割的方法,并基于瑞利散射理论获取太阳方向与体轴夹角实现天空偏振定向。采用包含3个残差结构的Respath模块将UNet神经网络的编码区与解码区更好的融合,并在下采样时添加MultiBlock模块,使输入图像的特征更好地被学习。将神经网络预测的二值分割图与设置偏振度阈值为0.1的二值分割图进行或运算得到能够较好地分割云和蓝天的二值图。最后,将该二值图作为mask模板去除偏振方位角图中异常像素点,使保留的像素点符合瑞利散射理论,进而获取太阳方向与体轴的夹角。多云天气下的实验表明,该方法获取载体坐标系下太阳方位角的均方根误差为0.42°,能够满足实际导航需求。