高速偏振态测量方法的研究

介绍了测量偏振态的理论,提出了利用偏振控制器、偏振分束器及双探测器测量偏振态的方法,该方法具有速度快、精度高的优点。最后实际测量了掺铒光纤激光器的偏振态,并对测量结果进行了分析。     

延迟器级联型偏振控制器算法研究

利用邦加球图示法,推导了45°-0°-45°型偏振控制器的算法,得到偏振态变换时延迟量对应的计算公式。通过仿真对该算法进行验证,仿真结果表明:不论输入椭圆偏振光,线偏振光还是圆偏振光,该算法得到的输出偏振态与期望得到的输出偏振态一致,证明了该算法的合理性。     

磁光盘存贮中偏振信息的检测

磁光盘存贮以磁光克尔效应力基础，为有效地检测出读出光束中包含的偏振信息，用琼斯矢量分析方法，讨论了读取光束偏振态对磁光信号的影响，光学系统中双折射，振幅、位相特性与偏振态的关系。给出了光系统的优化设计，采用高偏振性能光学元件，优化其光学参数，引入相位补偿，消除双折射，相移的影响，保证读光束高线偏振性，增大了读光束尔旋转角，提高了系统的信噪比。     

基于DMD的彩色图像偏振态获取方法

随着科学技术的发展,针对不同物体不同偏振特性的应用越来越多。现有的偏振研究成果多是建立在灰度图像的基础上,关于彩色图像偏振问题的研究相对较少,其难点主要集中在获取圆偏振态时需要根据不同波长的光搭建不同的光路。针对这一难题,提出了一种基于数字微镜器件的彩色图像偏振态获取方法,利用计算机图像生成器对图像进行彩色分解形成RGB三色图像,然后通过三块DMD分别对三种颜色的图像进行投放,经由光学系统最后生成含有偏振态的彩色图像,可以大大提高图像的辨识度。     

偏振态稳定型掺铒光纤激光器

提出了一种新型结构的Sigma谐振腔光纤激光器,以价格较为经济的非保偏掺铒光纤作为增益介质。利用Jones矩阵法对该光纤激光器的偏振特性进行了分析。数值仿真计算结果表明其输出偏振态较之相同条件下常规环形腔结构光纤激光器的输出偏振态更加稳定,可应用于光网络测量系统和光纤传感等领域。     

基于偏振混沌环形激光器的光纤分布传感系统

以混沌对初值的敏感性作传感机理,提出一种基于偏振混沌环形激光器(PCRL)的分布光纤传感系统,并从理论和实验上研究其检测特性。数值计算和初步实验结果表明,利用PCRL输出时域波形的变化可检测引起光纤延迟角改变的应力和振动。为提高观测灵敏度,进而提出一种比直接观察波形更有效的方法,即通过监测相邻环形周期时间内混沌波形的互相关函数峰值来检测偏振混沌分布传感系统是否受到扰动,而且这种检测方法还能对扰动进行定位。初步实验结果表明,PCRL可用于检测引起光纤横向受冲击的分布传感。     

偏振态稳定型掺铒光纤激光器

提出了一种新型结构的Sigma谐振腔光纤激光器,以价格较为经济的非保偏掺铒光纤作为增益介质。利用Jones矩阵法对该光纤激光器的偏振特性进行了分析。数值仿真计算结果表明其输出偏振态较之相同条件下常规环形腔结构光纤激光器的输出偏振态更加稳定,可应用于光网络测量系统和光纤传感等领域。     

空间激光通信光学系统对信号光偏振特性影响研究

在相干光通信系统中,信号光与本振光的偏振特性的不一致会改变光信号的偏振态,会影响相干通信系统的效率。信号光经过空间光通信光学系统时,通过部分光学元件时并不是垂直入射,对空间光通信光学系统进行建模,利用仿真软件得到了光束经过系统中元件偏振态分布特性。分析产生偏振改变的原因,并在最后给出了信号光经过该系统后的偏振态改变量与补偿办法。     

线偏振光反射时的偏振态分析

激光是一种目前广泛使用的优质光源,而激光基本上是线偏振光,因此研究线偏振光反射时的偏振态便显得十分重要.利用菲涅尔公式讨论了几种不同界面上线偏振光反射时的偏振态,分析了振动方位角的变化情况.     

基于PIN型硅光电二极管的激光偏振态探头

综合考虑了PIN型硅光电二极管的高灵敏性、高稳定性、高响应速度、小体积及低成本的优点,主要研究了基于PIN型硅光电二极管的光强探测电路在激光偏振态测量系统中的应用.采用Stockes参量测量的LCVR调制法,将光强探测电路和光学检偏系统封装在一起构成激光偏振态测量探头,探头以STM32F103为控制器通过USB协议实现数据在上位机与控制器之间的传输.利用该探头完成808nm激光的偏振态测量,实验结果显示该偏振态测量探头具有较高的测量精度,且该偏振态测量探头具有结构简单、测量精度高、体积小、人机交互便捷、操作简单的特点.     

光纤传感技术在边坡监测中的应用

将分布式光纤传感技术引入边坡监测,既可得到整个滑坡体的概要特征,又能提高监测效率。PPP-BOTDA(Pulse-Pre-Pump Brillouin Optical Time Domain Analiysis)通过改变泵浦光的形态,在测量的脉冲光发出前,增加一段预泵浦脉冲波来激发声子以达到更高的空间分辨率和应变测量精度。本文主要介绍PPP-BOTDA的工作原理,并将其应用于野三河边坡中。同时,在边坡变形的关键部位安装北京基康BGK4420-25裂缝计,获得关键裂缝位置的应变信息,两者结合可获取边坡较完整的信息。     

光学遥感探测尾流研究

本文对舰船航行产生尾流（伯努利水丘、表面波尾流、内波尾流、涡旋尾流）的生成机制进行探讨.研究了水中气泡上升的运动学规律和气泡群光散射特性.通过比较分析尾流在可见光、红外和微波等不同波段所表现的物理特征,并对可见光探测尾流、红外遥感探测尾流、合成孔径雷达探测尾流的发展进行探究,表明三种不同光学遥感探测尾流分别具有各自的优劣.研究合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）图像检测算法表明,Radon变换检测算法能增强尾流图像,Hough变换检测算法能从尾流图像中提取目标的位置、航速、航向等参数.合成孔径雷达探测尾流具有高分辨率、快速实时、全天候等显著优势,是目前最适合探测尾流的光学遥感.     

光纤传感技术在检测中的应用与展望

针对光纤技术在检测中利用外界因素改变使光在光纤中传播时光强、相位、偏振态以及波长(或频率)等特征参量发生变化的特点,分析了日前光纤传感器原理与类型,论述了光纤检测技术的特点,同时对国内外光纤检测技术的应用进行了回顾,并对分布式光纤声波传感器在流体管道泄漏实时监测方面的研究进行了展望.     

利用光子晶体光纤产生光孤子压缩态

利用强度相关的自相位调制效应从实验中得到了光孤子幅度压缩态.实验装置主要部分为非对称的Sagnac干涉仪,光脉冲通过PC/FC接头连接到分光比为90:10的耦合器,耦合器与40m长的光子晶体光纤形成干涉环.在合适的输入功率下,干涉仪的输出端可以得到光孤子幅度压缩态.利用零拍平衡探测系统对光孤子幅度压缩态进行了检测,检测部分包括50/50分束器、2个低噪声光电探测器和1个加减法器与频谱分析仪.测得输入Sagnac环和输出Sagnac环光强分布曲线,以及以散粒噪声为基准的信号噪声的相对曲线,计算产生的光孤子振幅压缩态压缩率为1.6 dB.实验数据分析表明,选择合适的光子晶体光纤,能进一步增大压缩率.     

基于光纤反射率特性的温度传感研究

利用光纤折射率随温度变化的特性, 研究了光纤温度传感系统的性能。采用窄线宽激光器和具有脉冲调制功能的半导体放大器(SOA) 产生周期变化方波光脉冲信号, 该方波信号依次经过掺饵光纤放大器(EDFA)、光纤环形器和长度为2 km 的传感光纤后反射至光电探测器(PD) 处。对置于水浴锅中的部分传感光纤进行加热, 则光反射的信号幅度会随温度变化发生改变。选用调制频率为10 kHz, 幅度为(峰峰值) 10 V, 占空比为1% 的方波代替传统的正弦信号, 通过测量2847 ℃ (28、33、38、42、47 ℃) 温度范围内反射光的改变, 得到该温度传感系统的灵敏度为3.888 mV/℃, 一次拟合度可达0.905 0, 二次拟合度可达0.970 8, 验证得到该系统具有较好的拟合度。     

光纤传感技术在边坡稳定监测中的应用

边坡不稳定造成的山体滑坡一直是自然界较大的灾害,边坡稳定的监测就显得十分重要.光纤传感技术(BOTDR、BOTDA、OTDR、FBG、复合光纤装置法)在边坡稳定监测中具有很多传统方法无法比拟的优点.光纤传感技术将成为滑坡监测的一个发展方向.但该技术目前还存在一些缺陷,有待进一步研究.     

基于SG-SIFT的光学遥感影像配准

提出了一种基于信号理论和网格化的尺度不变特征变换(SG-SIFT)光学遥感图像配准算法.根据高斯差分尺度空间中各图像层间的频域关系设定各图像提取特征点的数目,使特征点在尺度域上分布均匀;再将各图像层网格化,使特征点在图像空间中分布均匀;然后用一致性检测法剔除有明显错误的匹配对.实验结果表明,利用SG-SIFT算法得到的特征点比尺度不变特征变换(SIFT)算法的特征点分布更均匀,正确匹配对数目比均匀鲁棒尺度不变特征变换(UR-SIFT)算法均多17.47%,且SG-SIFT算法的均方误差明显低于SIFT和UR-SIFT算法.     

偏振光干涉的实验研究

应用杨氏双缝实验装置进行偏振光干涉实验,研究了不同的实验条件对实验结果的影响,通过对杨氏双缝实验装置偏振光干涉的各种情况进行定量分析比较,给出了各种情况下的光强表达式.实验结果表明：起偏器放置位置的差异,会使屏上得到不同的干涉图样.     

双折射光纤中正交极化孤子碰撞的数值研究

从频域中的Ｍａｘｗｅｌｌ方程出发,导出了描述线双折射光纤中ｐｓ量级脉冲演化的非线性耦合方程,给出了数值计算方法,然后数值研究了两正交极化一阶孤子在双折射光纤中的碰撞特性,分析了两孤子初始间距对孤子碰撞特性的影响。     

基于偏振光检测的溶液浓度测量方法研究

为了克服旋转检偏片法测量旋光性溶液浓度存在的误差大、精度低等不足,提出了一种基于旋转波片的偏振光检测溶液浓度的测量方法。采用PIN光电二极管对带有溶液浓度信息的偏振光信号进行探测,经过光电变换后利用信号调理电路实现信号处理、采集等,并将数据通过串口传送到上位机,利用LabVIEW程序进行数据处理与显示。实验结果表明,基于旋转波片的偏振光检测溶液浓度的测量方法测量精度为0.6%。该测量方法能够减小测量误差、提高测量精度,并且用户界面友好、结果显示直观。