径向矢量光场在双延迟器作用下的偏振演化

延迟器作为改变光信号偏振态的一种重要光学器件,具有高偏振变换精度、低成本、算法简单等特点,利用一个1/4波片和一个1/2波片组合可实现对径向矢量光场偏振调制的新方法,采用Jones矩阵算法分析了双波片的调制机理,将光场的偏振演化规律在庞加莱球上表示,并通过实验验证理论分析的正确性,研究结果表明:双延迟器结构可实现对径向矢量光场的复杂偏振调控,并获得光强均匀分布、偏振态有规律分布的矢量光束。     

相位延迟器复合旋光器技术及其应用

提出了一种将相位延迟器复合为旋光器的技术,利用米勒矩阵对其原理与应用进行了分析。相位延迟器复合为旋光器时,将相位延迟器置于两块1/4波片之间,使两块1/4波片的快轴相互垂直且与相位延迟器的快轴分别成±45°角。利用相位延迟器复合为旋光器技术,可以将相位调制器转换为偏振方向调制器。实验验证了相位延迟器复合为旋光器和相位调制器转换为偏振方向调制器的可行性。     

斜入射下液晶偏振光栅衍射特性研究

为了表征光束倾斜入射下液晶偏振光栅的衍射特性，提出了液晶偏振光栅斜入射角度-驱动电压-衍射效率的三维模型建模方法。该方法利用吉布斯自由能方程，求解液晶分子指向矢，得到驱动电压与液晶分子倾斜角的表达式，推导出斜入射角度与相位延迟量之间的关系，结合扩展琼斯矩阵表征不同入射角度下液晶偏振光栅的透过率，通过矢量衍射理论，建立了斜入射角度-驱动电压-衍射效率的三维模型。该模型不仅可以定量求解不同斜入射角度下液晶偏振光栅衍射效率，而且能够实现衍射效率最优时驱动电压的标定。通过仿真分析和实验对该模型的有效性进行了验证，结果表明:光束入射角度从0°倾斜到10°时，最优驱动电压由2.2 V降低到2.0 V，液晶偏振光栅衍射效率从85%下降到78%；光束入射角度从0°倾斜到?10°时，最优驱动电压由2.2 V升高到2.4 V，液晶偏振光栅衍射效率从85%下降到74%。     

基于单偏振器的液晶相位延迟器光电特性

液晶相位延迟器(LCVR)是一种新型偏振器件,精确标定其光电特性是实现基于该器件的精密光学偏振测量的关键环节.通过建立探测光强与相位延迟值和器件方位角的数学模型,提出了一种基于单偏振器的测量新方法,可快速计算出不同电压作用下的LCVR本征轴方位角和相位延迟值.该方法具有测试结构简单、相位延迟测量过程无需机械旋转、全谱测量速度快的优点.此外,该测量结构便于集成在其它偏振测量结构中,实现LCVR的在线、实时标定.实验结果表明基于上述方法的测试系统,LCVR的相位延迟测量重复性优于5‰,本征轴方位角的测量分辨率优于0.1°.     

电控矢量涡旋光的偏振测试研究

为了研究电控相位延迟对矢量涡旋光偏振态的影响规律, 采用半波液晶可变延迟器和液晶q波片搭建了电控矢量涡旋光的全斯托克斯偏振测试实验装置, 进行了电控矢量涡旋光的斯托克斯参量传输特性的Muller矩阵分析和实验验证。通过对输入偏振光进行连续相位调控, 获得了其通过调谐q波片后的输出光束偏振态演变规律。结果表明, 电控相位延迟会改变角向和径向偏振光的局域偏振椭偏度, 且随电压变化呈线性关系, 同时偏振态演变会影响矢量涡旋光的输出光强。此研究对于探索电控矢量涡旋光的偏振转换有着重要的意义。     

用于测量和调控入射光偏振态的大面积阵列液晶器件

介绍了一种通过改变电极上的驱动电压来测量和调控入射光偏振态的液晶器件,同时模拟了该器件的液晶分子指向矢分布。众所周知,液晶分子的倾斜角较容易控制,却常忽视其扭曲角同样可以被调控。所以,液晶材料能够用作可变化、可转动的相位延迟器,这样就可以实现用同一器件结构测量入射光偏振态,随后调控该入射光偏振态。模拟了在十字结构电极下液晶层的指向矢分布,表明扭曲角可被电控,同时也说明将入射光偏振态调控到任意偏振态是可以实现的。     

偏振遥感器镜头相位延迟特性分析

偏振遥感器的偏振探测精度受仪器自身的偏振特性影响。其中偏振遥感器镜头的相位延迟是其自身偏振特性的重要组成部分。分析了偏振遥感器镜头相位延迟对偏振遥感测量的影响。说明了镜头的相位延迟可以由各镀膜界面相位延迟累加得到,且主要由光学薄膜引入了镜头相位延迟。随后利用薄膜理论推导出了单透镜界面相位延迟的解析解。采用该解析式对可见及近红外、红外、超宽带三类减反射膜系的实际应用样例进行研究,结果表明:单界面常规宽带减反射膜系的相位延迟随着波长增加而单调递减。因而,对于宽波段偏振遥感器镜头,无法利用各光学界面间的补偿来获得总的低相位延迟。     

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息不完整的问题,可以实现完全Stokes测量,同时获得目标的线偏振和圆偏振图像.实验结果表明,偏振度(Dop)图像相较于线偏振度(Dolp)图像,包含了更多的细节信息,Dop图像在图像评价指标方面均有5％以上的提升,说明Dop图像可以更好地还原被测目标物.采用该方法可以提高对静态目标的识别能力.     

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.     

液晶光谱偏振系统选偏器方位误差研究

为了分析液晶光谱偏振系统的方位误差并降低测量误差,提出了选偏器方位误差的分析方法。该方法基于Stokes矢量及Mueller矩阵,将偏振角的方位误差转化为Stokes矢量传递误差,推导了误差的协方差矩阵,分析了权重系数与延迟相位的变化关系,并对不同偏振态入射光条件下的品质因数变化进行了计算仿真。方位误差依赖于入射光Stokes参数与延迟相位,不同偏振态的入射光品质因数随延迟相位成抛物线变化。当延迟相位位于[60°,120°]区间内,选偏器的方位误差较小,测量误差较小适宜测量。通过对液晶偏振光谱系统配准误差的研究,获得误差来源,为进一步提高系统测量精度奠定了理论基础。     

一种双分裂环结构的线-圆和线-交叉极化转换器

文中提出了一种高效、多功能的超表面极化转换器,该转换器由双分裂环谐振器周期阵列构成并置于F4B-2介电基板上。通过双分裂环谐振器的耦合效应可以有效拓展工作带宽。采用有限积分法对其极化特性进行分析。仿真结果表明：在5.5～8.55 GHz的频带(相对带宽为43.4%),实现了线极化到圆极化的转换,其能量转换效率优于99.5%;在10.31～15.31 GHz的频带(相对带宽为39%),实现了线极化到其交叉极化的转换,其极化转换比大于0.99。实验上,制备了样品并测试了其极化转换特性,实验结果与仿真结果基本吻合,验证了该转换器设计的合理性和有效性。所提出的超表面具有高效率、大工作带宽、多功能的特点,可应用于无线通信和极化操控设备。     

太赫兹超材料极化转换器设计及其特性分析

提出了一种反射型太赫兹超材料极化转换器.该极化转换器结构单元由典型的三层结构组成,上、下两层为金属层,中间为介质层,顶层金属层由一个开口谐振环和一个镂空圆盘组成.研究结果表明:该极化转换器能够将x极化波转换为y极化波,在0.584 0～1.352 0 THz频带上极化转换率大于80％,在0.642 4、0.936 4和1.301 8 THz处极化转换率接近100％.该极化转换器结构简单、便于加工,且能实现宽频带极化转换,在太赫兹波通信、成像等方面有广阔的应用前景.     

船载卫通天线圆极化方式切换改进方案

对船载卫通天线圆极化状态下A、B极化切换方案进行了分析,阐述了现行切换方案会改变和差通道传输特性,致使跟踪接收机校相值全部作废的缺点。由此提出了在原和差网络的基础上,增加组成B极化和差网络的改进方案,以及将圆极化器单向转动的基础上,增加反方向转动45°的改进方案。这2套改进方案均易于实现,且均克服了现行方案的不足,可在不改变和差通道传输特性的条件下快速完成极化切换。     

八木微带天线的设计与研究

对八木微带天线进行了研究。仿真设计一种宽带宽波束圆极化八木微带天线,在中心频率上实现了波束由侧射向端射偏转26°,频率带宽达800MHz,0dB主波束宽度为110°;采用Wilkinson微带功分器产生两路幅度相等相位相差90°信号对天线进行馈电,实现了圆极化。同时研究了在设计天线中参数对于八木微带天线主波束偏转角度的影响,得出了偏转角度随各参数变化的一般规律。     

90°阶梯扭波导设计

应用跳变理论及二项式匹配原理,分析、研制了90°阶梯扭波导,相对于扭管波导,90°阶梯扭波导具有结构紧凑、体积小巧等优点,特别对在要求小巧的空间结构中转换极化方向是非常有利的。利用HFSS电磁场仿真软件对该波导进行了仿真计算,通过调整阶梯扭转角及阶梯长度,实际制作了1个90°阶梯扭波导并对其进行了测试,电性能参数优良,在相对带宽40%的频率范围内实现了驻波VSWR〈1.05,损耗｜α｜〈0.04。计算结果与实测结果基本一致,表明该实现方法是正确和有效的。     

Wavelength-tunable electrooptic polarization conversion inbirefringent waveguides

Wavelength-tunable, electrooptic polarization conversion in a birefringent waveguide accomplished with a multiple cascade of alternating TE←→TM mode converter and TE/TM phase shifter sections is analyzed. Such polarization converters have been demonstrated in LiNbO₃ and have been used as electrooptically tunable narrowband (Δλ⩽λ₀/1000) wavelength filters with tuning ranges of at least λ₀/200. It is shown that the polarization converter requires only two independent drive voltages and provides arbitrary polarization transformations from any general input polarization to any desired output polarization with simultaneous wavelength tunability. The device is characterized by its overall transfer matrix and the optical bandwidths and tuning ranges for various electrode geometries     

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。     

有耗表面反射波的极化特性研究

文中对有耗媒质界面反射波的极化特性进行了较详细的分析与计算，指出此时反射波的极化与入射波的极化是不同的，给出这种变极化特性随媒质参数及入射角的各种关系曲线，这些曲线对分析雷达目标的散射极化特性是很有意义的。     

变极化技术反干扰的效能分析

利用极化变换技术来对抗有源干扰和气象干扰,已在各国兴起.目前的变极化器可分为两类,一类是单通道极化变换器,一类是双通道极化变换器.本文分析了两类极化变换器的工作原理和在抗干扰中的效能.     

反射型印刷线/圆极化变换器的设计

在双线极化印刷天线的馈电端对之间外接合适的网络,可实现接收电磁波与再辐射电磁波之间的极化变换.根据极化矩阵理论,利用印刷双极化半波振子的结构,实现了线极化波到圆极化波的变换,并进一步仿真设计了反射型极化变换器.该方法不同于传统的极化变换方法,它利用了天线的散射特性来实现极化变换,并具有采用印刷工艺等诸多优点.