角锥棱镜的偏振效应

角锥棱镜应用于偏振光干涉仪时,其偏振性能将直接影响到信号质量,一般会引入偏振混迭或频率混迭,严重时激光被消偏,使仪器无法正常工作。本文利用Ｊｏｎｅｓ矢量和坐标变换方法,导出角锥棱镜的Ｊｏｎｅｓ矩阵,计算了线偏振入射光经过角锥棱镜后,返回光的偏振方位角和椭率。     

一种基于偏振调制的单模光纤偏振漂移补偿算法

本文提出了一种单模光纤偏振漂移补偿新算法，该算法不仅适用于简单的一维调制，也同样适用于复杂的二维调制。同时该算法不再局限于极化分割式的斯托克斯接收机。这对于充分发挥偏振调制的潜力和降低系统造价，提高系统性能有着重要意义。这一算法的计算机模拟结果也在本文中给出。一些和算法有关的问题在本文中作了必要的讨论。     

波片组合在调整偏振态势中的应用与分析

为了获得椭圆率角不变、椭圆方位角可连续变化和椭圆率角可连续变化、椭圆方位角不变的椭圆偏振光,采用矩阵光学方法对按一定方位角摆放的λ/4波片和λ/2波片,在线偏振光通过后的偏振态变化,进行了理论分析和实验验证,取得了可靠的数据。结果表明,理论分析是正确的,这一结果对光路调整和偏振态的转换是有帮助的。     

基于PSIM的偏振光谱仪集成实验样机

为了将偏振光谱强度调制(Polarization spectral intensity modulation, PSIM)技术应用于室外目标 的偏振遥感测量,在PSIM偏振光谱仪实验室搭台实验基础上,开展了PSIM实验样机一体化集成设计。 首先,将由格兰泰勒棱镜和两块高阶石英晶体延迟器构成的调制器按照原理要求集成安装成一个组件, 再将该组件安装到光栅光谱仪的光学头部,完成PSIM偏振光谱仪系统的硬件一体化设计。利用交互式数据 语言(Interactive data language, IDL)程序设计语言编写程序,将文件读写、数据处理及结果显示等功能 集成在统一的用户界面中,实现了PSIM偏振光谱仪系统数据处理算法软件的一体化设计。最后,通过测量 解析水平和垂直线偏振光的全Stokes矢量元素谱定性验证了实验样机的测量能力;利用偏振定标系统完成 了集成实验样机的偏振定标。实验数据处理结果表明：实验样机能够实现待测光全Stokes矢量元素谱的同步获取; 偏振定标盒输出光的全谱段偏振度值,实验样机的测量结果与理论输出结果间的最大误差约为0.003。实现了集成实验样机的设计目标。     

偏振模色散的分析模型

当光纤通信系统单信道速率到40Gbit/s以上时，偏振模色散的影响已经成为严重影响系统性能的主要因素。对偏振模色散现象的研究通常可采用几种不同的分析模型：琼斯矩阵、斯托克斯空间、耦合非线性薛定谔方程；对这几种分析模型作了详细地介绍，进行了分析和比较，并对40Gbit／s光纤传输系统进行了数值模拟。     

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.     

高速光纤通信系统中偏振模色散的研究方法分析

目前偏振模色散(PMD)已成为长距离高速率数据和模拟系统的主要限制因素。主要分析讨论了PMD的几种研究方法:琼斯矩阵法、斯托克斯空间法和耦合非线性薛定谔方程。耦合非线性薛定谔方程多用于PMD对光纤传输系统性能的影响分析,文中对分步傅里叶法数值解非线性方程进行了详细的分析。     

人眼海丁格尔刷效应的偏振感知建模与分析（特邀）

海丁格尔刷效应是一种人眼对线偏振光进行感知的内视效应,可用于判断人眼黄斑疾病的病变情况。针对现有海丁格尔刷效应图像存在难以精确仿真和分析的问题,通过三维琼斯矩阵和矢量对人眼的偏振感知效应进行计算,建立了一种人眼偏振感知模型,对理想、近/远视和散射等形式的人眼进行了偏振像差分析。结果表明:在人眼内介质均匀的情况下,人眼光瞳上正入射的460 nm波长线偏振光因晶状体[?5D,+5D]屈光度差异所产生的二向衰减小于1%。基于所建立的人眼偏振感知模型,利用入射偏振光的三维琼斯矢量对人眼光瞳上不同入射光场和屈光度的海丁格尔刷效应强度图像进行仿真计算,为海丁格尔刷效应的研究提供有效理论依据,扩大海丁格尔刷效应在人眼黄斑病变检测中的应用。     

基于SIP-DSWP系统的透明玻璃面倾角分区标定偏振测量方法

由于存在边缘视场的渐晕效应,造成SIP-DSWP同时偏振成像系统的偏振信息重构存在偏差.为此,本文提出了一种通过分区仪器矩阵校正视场边缘效应的成像系统校正方法.通过对SIP-DSWP同时偏振成像系统3×3分区仪器矩阵的标定,进行了玻璃平板倾角的非接触检测实验.实验结果表明:图像边缘视场效应和噪声能够直接影响偏振成像及偏振信息(偏振度和偏转角)重构;分区仪器矩阵较平均仪器矩阵能够更准确地重构出目标场景的偏振信息,提高对透明玻璃平板倾角的检测精度,为后续偏振成像方法的研究和定量检测应用奠定了理论基础.     

反射式可控红外部分偏振辐射源设计与测试

为了对偏振热成像系统进行定标,设计了反射式红外可控部分偏振辐射源,从理论计算和实验测量两方面进行对比论证.首先,推导了铝反射镜的穆勒矩阵,提出了辐射源出射辐射偏振态的理论计算方法,结果表明,能够产生线偏振度小于0.80、圆偏振度小于0.60的长波红外部分偏振辐射.然后,基于铝反射镜搭建了部分偏振辐射源,并用线偏振热成像系统对出射辐射的偏振态进行测量,结果表明该辐射源可以产生线偏振度在0.25~0.85之间的长波红外部分偏振辐射,当铝反射镜入射角低于80°时,线偏振度测量值的相对标准偏差低于6%.     

光偏振的矩阵与量子描述

讨论了光偏振态和偏振器件的矩阵表示和量子描述.将光子的水平偏振和竖直偏振作为一个两态系统,用光子的偏振状态描述量子计算中量子位的状态.在琼斯矩阵的基础上,给出了常用偏振器件的量子描述,相应的偏振光通过光学偏振器件时,也可用类似矩阵相乘的方法给出相应偏振器件和偏振状态的量子描述.

Abstract：

Matrix and quantum representation of polarized light and polarized elements are discussed. The horizontal polarization and vertical polarization of photon are regarded as quantum states of a tow-state system. On the basis of Jones matrix, the common polarized elements in quantum states are described. With the quantum express of polarized light and polarized elements, obtained are the polarized properties of the light via polarized elements by using matrix operation.     

矢量偏振光束的产生及其高数值孔径聚焦性质

利用石英晶体的旋光效应产生矢量偏振光束,石英晶体被分成圆心角相同的12个扇区,每个扇区设计有特定的厚度,依据晶体的旋光性质可知,在平面线偏振光入射的条件下,不同扇区产生了不同的偏振旋转,形成了空间上偏振方向不同的矢量偏振光束.进一步利用二维辛普森数值积分(ZDSC)方法计算了这种光束的高数值孔径聚焦场分布,发现此光束的聚焦性质与轴对称偏振光的极其相似,说明提出的方法可作为产生偏转角可调的轴对称偏振光的一种简单方法,而满足实际的应用需要.     

基于红外偏振的特征提取与小目标检测方法

针对红外目标探测所面临的杂波干扰问题,提出了一种基于红外偏振的特征提取与小目标检测方法。首先,利用人工目标和自然背景偏振特性的差异,建立了目标与背景的红外偏振信息模型,分析了其中强度信息和偏振信息的构成以及目标偏振信息的提取与增强办法。然后,将斯托克斯矢量、部分偏振光分解、变偏振理论相结合实现了目标偏振特征的提取与背景杂波抑制及随机噪声消除,进而实现了红外小目标的检测。仿真数据实验结果及与现有方法的对比证明了该方法的有效性和可靠性。该方法可用于对抗红外伪装隐身及红外诱饵技术,提升红外目标的探测能力,富有应用价值。     

λ/4波片与λ/2波片组合在调整偏振态势中的应用与分析

线偏振光通过前后摆放顺序不同的λ/4波片和λ/2波片，其出射光的偏振态将被改变，偏振态的变换在激光偏光技术和光信息中应用越来越广。文章利用矩阵光学方法分析按一定方位角摆放的λ/4波片和λ/2波片，在线偏振光通过后的偏振态变化，主要给出了获得椭圆率角不变、椭圆方位角可连续变化和椭圆率角可连续变化、椭圆方位角不变的椭圆偏振光的方法。     

双光束磁光读出系统的偏振态分析

磁光存贮中信号读出的原理是磁光克尔效应。本文利用琼斯矩阵分析了双光束磁光存贮中信号读出系统偏振态的传输情况，并推导了读出信号的表达式；文中还分析了如何选取与读出信号有关的光学元件的参数．     

光谱编码型穆勒矩阵测量中的相位延迟量误差分析

光谱编码型穆勒矩阵测量技术具有测量速度快、结构紧凑、低损耗、无移动部件等优点,单次测量可获取穆勒矩阵全部元素.其主要原理是采用一组特定厚度比例的相位延迟片,将样品的穆勒矩阵元素调制到光谱的频率通道上,再通过光谱的傅里叶变换解调出穆勒矩阵.其中相位延迟片的厚度或延迟量误差将导致解调的穆勒矩阵元素产生较大误差.本文通过理论推导得到具有延迟量误差的光强一般表达式,并详细地推导了利用单一样品求解得到延迟量误差的过程;利用单一样品求解延迟量误差可以避免不同样品对初始相位的影响,提高延迟量误差求解精度;还对穆勒矩阵测量中延迟量误差的影响进行了仿真,并实验验证了误差标定以及补偿方法的可行性.     

方位角控制型偏振控制器的分析与研究

文章研究了λ/4波片-λ/2波片-λ/4波片(QHQ)型方位角控制偏振控制器的控制算法,通过仿真实验验证了该算法的遍历性.分析研究了QHQ型偏振控制器的波片方位角误差和输入波长误差对偏振态转化精度的影响,并进行了仿真.误差分析结果对研究偏振控制器的误差补偿以及提高偏振控制器的精度具有指导意义.     

一种相位延迟型偏振控制器的误差分析与研究

文章研究了45°-0°-45°相位延迟型偏振控制器的控制算法,对相位延迟量引入的误差进行了分析,并通过仿真得到输出偏振态的方位角误差和椭率角误差与延迟量误差之间的关系.结果表明,延迟量误差对该偏振控制器输出偏振态的椭率角误差的影响小于对方位角误差的影响.还分析了入射光波长误差导致的延迟量误差对输出偏振态精度的影响,仿真结果表明,45°-0°-45°相位延迟型偏振控制器是对波长敏感的.