旋光器及λ/2波片复合退偏效应的研究

为了探索一种有效的退偏方法,利用密勒矩阵和斯托克斯矢量分析了旋转波片和旋光器对单色光的退偏效应,阐述了退偏机理,推导出了旋转λ/2波片和旋光器的复合退偏的理论表达形式,并用平均密勒矩阵和斯托克斯矢量建立了退偏度和各个参量的关系.结果表明,这种设计对线偏振光的退偏状况较好,对退偏器的设计与研究有一定的参考价值.     

三元波片复合退偏器退偏性能的穆勒矩阵分析

为了分析三元波片复合退偏器对单色光的退偏性能的影响,利用穆勒矩阵和斯托克斯矢量对三元波片复合退偏器的退偏效应进行了理论分析,推导出了单色线偏振光经过三元波片复合退偏器后出射光偏振度的表达式,并对出射光的偏振度与各个参量的关系进行了讨论。结果表明,这种结构能够对线偏振光实现理想退偏。当=0rad,25rad/s时,退偏度P1%。这一结果对退偏器的设计研究有重要的参考价值。     

应用于光栅光谱仪的消偏器研究

光栅光谱仪的像质会受到入射光偏振特性的影响，为解决这一问题，通常在系统中加入消偏器来减小仪器的偏振响应。晶体材料的双折射特性在光学原理上可产生消偏效果，常被用来加工成各种类型的消偏器。基于矩阵光学原理对H-V消偏器及双巴比涅消偏器的Muller矩阵及残余偏振度理论表达式做了分析，给出了残余偏振度与工作波长、消偏器楔角、入射光瞳面积及入射光偏振角等参量之间的关系，在此基础上研制了一款应用于某光栅光谱仪的双巴比涅消偏器，经过计算，当楔角0.6°，入射光瞳直径20.6 mm时，双巴比涅消偏器在0.4 ~0.9 μm波长范围内残余偏振度优于3%，并且像分离满足使用要求，具有很强的工程实践性。     

光在不同浓度介质中散射传输的偏振特性分析

文中以典型偏振蒙特卡罗模型为基础,引入了一种介质浓度系数的表征方法,设计实现了一个光在不同浓度介质中散射传输的三维仿真系统,分析了引入浓度系数方法的可行性,并讨论了光在不同浓度介质中散射传输的偏振特性影响.仿真实验结果表明,文中方法实现了散射介质浓度的表征.散射介质浓度对斯托克斯矢量各分量强度和偏振度有着直接影响;斯托克斯矢量各分量的强度随散射介质浓度增加呈近似指数衰减;光在散射介质中传输后,偏振度随浓度系数变化总体趋势呈"倒N"型.     

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。     

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。     

湿度对偏振光传输特性影响的研究

城市污染的日益增强导致大气环境中烟煤粒子含量不断上升,为了进一步研究烟煤环境下湿度对偏振光传输特性的影响,研究气溶胶粒子的半径及折射率等参数随湿度的改变情况,并采用蒙特卡洛的仿真方法,模拟不同入射偏振光在烟煤介质中的传输过程,得到出射光斯托克斯参量的仿真图样及偏振特性。结果表明:烟煤环境下相对湿度的变化对偏振特性有规律性的影响。随着相对湿度的增加,线偏振光入射时出射光的偏振特性逐渐增强,且能很好的保持自身的偏振态;圆偏振光入射时出射光的偏振度在相对湿度为85%时达到最大值,偏振度及偏振角波动较大且无明显规律。因此随着相对湿度的增加入射光为线偏振光时出射光在保持偏振态及偏振特性增强方面更具优势。     

基于孔径分割的全斯托克斯测量仪的误差分析

基于孔径分割的全斯托克斯测量仪可以获取目标的全部偏振信息,但是偏振探测仪器自身的误差会影响测量结果的准确度,因此需要对测量仪获取斯托克斯矢量[S0,S1,S2,S3]时的测量误差进行分析。首先,研究了偏振光学中斯托克斯矢量相关理论;其次,介绍了基于孔径分割的全斯托克斯测量仪的工作原理和测量原理。然后,分析了测量仪获取斯托克斯矢量时的误差源。最后,仿真分析了该误差源对斯托克斯矢量和目标偏振信息（偏振度、椭率角和方位角）的影响。最终仿真结果表明:波片相位延迟量5时,偏振度和椭率角的相对误差为1.16%、4.55%,波片快轴方向相对于x轴的角度为2时,方位角的相对误差为7.68%;CCD探测器的噪声信噪比为40 dB时,偏振度、椭率角和方位角的相对误差约为1%。分析结果为实验装置元件参数的选择提供参考依据,为基于孔径分割的全斯托克斯测量仪的优化提供理论支持。     

湍流大气中部分相干波束的偏振特性研究

基于广义惠更斯-菲涅尔原理,计算了部分相干高斯谢尔模型 (Gaussian-Schell Model, GSM) 光束在湍流大气中传输的交叉谱密度矩阵(Cross-Spectral Density Matrix, CSDM). 假设发射机发出的波束为椭圆偏振光,由CSPM中的各元素来表示的斯托克斯参数得到了湍流中光束的偏振度(Degree of Polarization,DoP),并给出了椭圆率的表达式. 通过Mueller矩阵研究了退偏理论,给出了描述波束退偏状态的退偏指数(Depolarization Index, DI)表达式. 数值分析结果表明:波束波长,源相干长度,初始光斑尺寸,传输距离及湍流强度都会对波束偏振度,椭圆率及退偏指数造成影响. 此研究可在大气光通信领域中应用.     

偏振光斯托克斯参量测量原理与测量方法设计

斯托克斯参量是描述偏振光特性的重要参最,它能给出偏振光的偏振度(DOP)的数值,因此偏振分析仪多采用测昔斯托克斯参量的方法米设计.从斯托克斯参量的定义出发,利用准单色光波的相干矩阵法,推导了斯托克斯参量的测量原理,并提供了多种实验测昔斯托克斯参量的设汁方法.对比分析了了种测量斯托克斯参量的方法,并用相干矩阵方法证明了用测量光功率表达的偏振度的正确表达式.     

Reflection and transmission at the surface of a chiral negative refractive medium

Electromagnetic fields at the surface of a chiral negative refraction medium (the chirality parameter is larger than the refractive index) are analyzed theoretically. For obtaining chirality parameter,the normalized reflected and transmitted powers as a function of the incident angle are given for the perpendicular (TE) and parallel (TM) polarized incident wave.Brewster angle and total internal reflection angle are discussed. Due to the negative refraction of one eigen-wave in the chiral medium, the reflection, transmission and Brewster angle characteristics are very different from those in the normal chiral medium.     

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。     

Reflection and transmission at the surface of a chiral negafive refractive medium

Electromagnetic fields at the surface of a chiral negative refraction medium （the chirality parameter is larger than the refractive index） are analyzed theoretically. For obtaining chirality parameter,the normalized reflected and transmitted powers as a function of the incident angle are given for the perpendicular （TE） and parallel （TM） polarized incident wave. Brewster angle and total internal reflection angle are discussed. Due to the negative refraction of one eigen-wave in the chiral medium, the reflection, transmission and Brewster angle characteristics are very different from those in the normal chiral medium.     

高光谱多角度偏振信息反演盐水密度最佳波段

利用折射率可以建立偏振度与液体密度之间的函数关系.以不同浓度的盐水为例,通过USB2000光谱仪测得高光谱偏振信息并计算其密度,发现在不同入射角度计算不同浓度的盐水密度的最佳波段不同,在最佳波段范围内计算的盐水密度精度高.当入射角趋近布儒斯特角时最佳波段范围变宽,可以满足现今遥感技术的要求.该研究结果为遥感技术在监测水体密度方面提供了新的科学依据.     

圆偏振光在手征负折射材料表面的反射和极化特性研究

从理论上分析了圆偏振光入射到手征负折射材料表面的反射与透射特性,给出了归一化反射透射功率与入射角的关系曲线以及布儒斯特角与手征参数之间的关系曲线.当入射角大于两个本征波的临界角时,全内反射现象发生.由于手征负折射介质中的一个本征波发生了负折射,右旋或左旋圆偏振光入射时反射波的极化态有着与常规介质完全不同的特性,以布儒斯特角入射时反射光都为线偏振波但极化方向并不相同.     

高效红外反射偏振器的研究

文中给出了在低折射率透明基底上涂镀高折射率透明薄膜构成高效、Ｐ分量抑制的红外反射偏振器的实例。对于未被抑制的Ｓ偏振分量的反射率可达ＲＳ≥９５％,因此可以与金属基底的薄膜反射偏振器相比,并且避免了对升温的强迫制冷要求。同时研究了薄膜厚度、入射角及波长的微小变化（或误差）对于该偏振器消光率的影响。     

折反式望远系统全视场全口径偏振特性研究

针对单根光线追迹方法在部分偏振光条件下无法对系统进行全面评价的问题,基于斯托克斯表示法提出了全视场、全口径光线追迹方法,通过对原有折射与反射穆勒矩阵表达式的优化,建立入射光偏振度、光线角度等参量与出射光偏振度的解析关系;理论分析结果表明,入射角与折射角的差值控制在5.7以内,可以有效减少系统对光线偏振度的影响;依据空间目标成像需求设计了集成微偏振片阵列的偏振成像系统,成像分辨率500 km处为0.5 m;采用动态数据交换机制对光学系统进行全视场、全口径光线追迹,得到系统斯托克斯矢量及偏振度的全视场分布,实现对系统任意视场偏振度的标定,提升偏振探测精度。亦可通过任意视场与中心视场偏振度匹配入射光偏振度,反演目标。     

负折射率缺陷层的一维各向异性光子晶体缺陷模特性

本文提出了负折射率缺陷层的一维各向异性光子晶体结构,利用传输矩阵的方法给出了TE波和TM波的透射率,结果表明在TE波中出现两个及多个缺陷模,TM波存在单缺陷模,两种偏振状态不同的透射波的缺陷模能分开,得出了光通过负折射率缺陷层的一维各向异性光子晶体后TE波和TM波随入射角的变化特性、随缺陷层厚度的的变化特性。这些特性用于光子晶体多通滤波、光子晶体偏振和激光谐振腔等器件的设计具有重要意义。     

关注激光技术的一些发展和应用

本文阐述了激光、光纤通信、计算机控制系统的基本特点和作用,介绍了国外激光武器和激光制导的应用状况,说明了激光技术与计算机控制系统结合的重要性,并站在节能减排和保护环境的高度,预测了激光技术未来应用于电力行业的内容和前景。