不同湿度环境下可见光波段激光偏振特性研究

雾霾天气严重干扰了可见光成像效果,利用可见光偏振特性可以有效提升探测效率。雾霾环境会受到气溶胶颗粒湿度的影响,湿度是雾霾环境重要物理参数。为了获得可见光在雾霾环境的偏振特性规律,分析了环境湿度对偏振特性的影响。在非偏振光气溶胶单粒子散射特性基础上,采用改进蒙特卡罗方法建立了偏振传输模型,对不同湿度水雾环境下可见波段偏振光传输特性进行研究,重点分析水雾环境湿度改变对不同可见光波段偏振光偏振特性的影响情况并建立了接近真实水雾环境,通过室内实验对偏振模型进行验证,对不同湿度环境下的 450、532 、671 nm 线偏振光与圆偏振光的偏振度与偏振态改变进行了比较与分析,仿真模型置信度>60%。研究结果表明:偏振光的偏振度随水雾环境湿度是呈下降趋势。随着波长的增大,偏振度变化趋于平缓,出射偏振度随着波长的增加而变大,当激光波长为 450、532、671 nm 时,偏振度下降点的湿度值分别为 50%、70%、90%;圆偏振光入射,圆偏振光的旋性对于偏振度没有影响,且高于线偏振度值。对于水雾这种容易受湿度影响较大的环境而言,在可见光波段,应该尽量选择较长波长的偏振光进行传输探测,因为湿度对较短波长的影响比较长波长的影响要大,所以,在湿度较大的环境中,较长波长的圆偏振光是偏振保持特性最好的。在湿度较大的环境中,应尽量选取波长较长的偏振光成像,以达到较好的成像效果。     

目标红外偏振探测原理及特性分析

红外偏振信息的获取扩展了目标信息的维度,具有广阔的应用前景。与可见光相比,红外辐射不仅包含反射辐射还包含其自身的自发辐射,因此在考虑红外偏振特性时,需要结合目标红外反射辐射以及自发辐射的偏振特性来分析。初步分析了红外自发辐射和反射辐射的偏振特性,介绍了红外偏振信息的表示方法以及获取方式;运用一套分时的红外偏振探测系统获取目标偏振信息,通过对实验数据的分析,归纳出一些红外偏振探测相对于常规红外探测的优势;最后结合当前国内红外偏振探测的现状,分析了偏振探测发展趋势。     

航空偏振相机的光学偏振特性实验研究

利用大孔径积分球辐射光源系统对航空偏振相机的偏振特性进行了实验研究,以各偏振工作波段中0°放置的偏振通道为基准,选取航空偏振相机中心视场64×64像素点计算并校正了各偏振通道中偏振片／滤光片的强度透过率差异;并进一步测量了航空偏振相机光学系统自身的起偏度,通过最小二乘法多项式拟合,给出了各偏振工作波段的偏振度随视场角的...     

偏振反射光谱在生物医学光子学中的应用

偏振反射光谱是近年来生物医学光子学中发展迅速的一种新型诊断组织信息技术,能对生物组织微观结构组成进行快捷准确的探测,具有强偏振敏感、非侵入、低成本和快速等特性,在肿瘤的早期诊断和在体生物组织的上皮黏膜检测研究等方面具有重要的应用价值.综述了偏振反射光谱技术的基本原理和测量装置及其在肿瘤的早期诊断和在体生物组织上皮黏膜的光检测等生物医学方面的研究.     

近红外波段无烟煤表面的偏振反射与双向性反射研究

偏振反射是伴随目标双向反射产生的。为了确定无烟煤表面的偏振反射与双向反射之间的定量关系,对无烟煤表面进行了多角度偏振反射测量,并利用偏振度对偏振反射与双向反射进行了分析。研究结果表明,光线入射天顶角对偏振度的影响受粗糙程度与碳含量的控制;随着光线入射天顶角的增大,偏振度会在0°-60°范围内增加;随着无烟煤中碳含量的增加,偏振度也会变大;表面光滑的无烟煤的偏振度大于表面粗糙的无烟煤的偏振度;偏振度可以定量地将反射光中的镜面反射与漫反射分量的比例关系反映出来。通过计算偏振度可以反映出无烟煤自身的性质,也可以更详细地将偏振反射与双向反射之间的关系定量化。     

地物散射光偏振特性研究

利用镜面反射模型,在可见光和近红外波段内,在自然光照条件下,对铝板和水泥地面对s光和p光的反射率以及反射光的偏振度、光强对比度和偏振对比度进行了理论推导和数值计算。研究表明,在自然光照条件下,目标的偏振特性来源于其对8光和p光反射能力的差异,这种差异受到入射角度、入射波长、目标表面的粗糙度以及目标表面材料折射率等因素的影响,并直接影响着目标和背景反射光光强对比度和偏振对比度的大小。目标与背景材料表面特性的研究对复杂背景下目标的有效探测具有重要的理论意义和应用价值。     

水云多角度偏振辐射特性研究

由球形水滴组成并分布在大气底层的水云,对全球辐射平衡和气候变化有重要的影响,其影响程度取决于水云本身的微物理特性和光学特性.在对近红外通道0.865μm波长处水云光学特性研究的基础上,采用矢量辐射传输方程模拟分析了大气层顶归一化辐射强度和归一化偏振辐射强度对水云微物理特征、光学特征和地表反照率的敏感性.模拟结果表明,光谱的多角度偏振遥感信息能够更有效地体现出水云微物理特征和光学特征,可以利用多角度偏振遥感信息反演各种云参数.为利用多角度偏振遥感数据反演水云各种微物理量提供了理论基础.     

汗潜指纹紫外偏振反射特性研究(特约)

汗潜指纹是犯罪现场最常见的指印类型,具有特征消失快且不易被检测等特点。根据其特点,使用紫外偏振成像探测技术进行目标检测,相比传统强度图像,偏振参量图像可以提高目标对比度,有助于辨别不同背景中的目标。但紫外偏振成像探测技术对角度、波段及客体材料等较为敏感,所以通过设计合理的实验,分析了汗潜指纹紫外偏振反射特性随角度、波段及客体材料的变化特点。结果表明:汗潜指纹在不同角度下表现出规律的偏振特性;在系统提供的四个光谱偏振通道中,近紫外波段相比之下有很好的可重复性和区分性;不同客体材料偏振特性差异变化较大,对比分析样本的紫外偏振反射特性能有效提高潜指纹的探测和识别性能,为汗潜指纹紫外偏振成像探测技术提供依据。     

高效红外反射偏振器的研究

给出了一个在低折射率透明基底上应用高折射率透明薄膜的高效、Ｐ分量抑制的Ｓ红外反射偏器的实例，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，并且避免了其升温而要求强迫冷却的麻烦。同时，也研究了薄膜厚度入射角及波长的微小变化（或误差）对于该种偏振器消光率的影响。     

大气散射辐射偏振特性测量研究

大气散射辐射偏振特性测量是研究大气光学和物理特性的有效手段之一.利用PVF021型光谱偏振辐射计,以合肥地区大气为例,通过野外地基测量,获取了大量不同时空的大气光谱偏振数据,对它们处理和分析,可以得到大气偏振特性的时空分布信息.此项工作为反演大气参数、建立大气散射辐射偏振特性模型提供素材.     

光的偏振特性对rPPG信号的影响研究

远程光电容积脉搏波描记法(remote Photoplethysmography,rPPG)通过分析目标区域的光线周期性变化来实现人体心率的测量,测量过程中会引入大量噪声.在这些噪声中,皮肤表面漫反射光是一种公认的常见噪声.根据光与生物组织相互作用的原理可知,没有接触到皮下动脉血管的后向散射光也属于噪声,本文中称其为浅...     

基于偏振微面元理论的红外偏振特性研究

针对基于金属线栅偏振片的红外偏振成像系统组成,需要考虑目标、大气、天空、偏振片的反射和自身辐射的影响,进而有效分析进入成像系统的红外偏振辐射组成。文章通过偏振微面元理论的散射函数模型,推导红外偏振辐射传输方程的Stokes表达式,得出红外偏振信息(偏振度、偏振角)与目标表面粗糙度、折射率、反射和观测角度等参数的数学模型,通过合理简化偏振信息表达式,仿真得出某材料的偏振度曲线与文献中实测数据基本一致,为进一步提高红外偏振成像系统的探测性提供理论依据和技术支持。     

抛物面反射天线的空域瞬态极化特性研究

以天线的空域指向为变化因素来分析研究抛物面天线的空域极化特性,采用表面电流法计算了天线远场的主极化和交叉分量,进而利用空域极化比分布,瞬态极化投影集等空域瞬态极化描述子研究了雷达坐标系下不同方位角和俯仰角下典型抛面天线极化特性的变化规律.通过计算和分析比较,结果表明,在空域指向的不同位置,抛物面天线的极化特性服从一定规律变化,这对抛物面天线空域极化特性的应用提供了理论依据和支持.     

涂层材料的偏振光谱反射特性分析

绿色涂层是重要的军事伪装材料。本文基于偏振探测理论,通过高光谱反射偏振实验测量,对比分析了深绿与中绿两种涂层材料的反射与偏振特性,得到了它们的二向反射函数、线偏振度随波长的变化规律,以及二向反射函数BRF与线偏振度DOLP之间的相互关系。结果表明:(1)相比近红外波段,两种涂层在可见光波段的BRF差异较明显,镜面反射的探测角较容易区分两种涂层;(2)当入射角不变时,涂层线偏振度随着探测角增大而增大;随着入射角的减少(或镜面反射的探测角减小),深绿与中绿涂层的DOLP差异增大;(3)涂层的BRF与DOLP的变化在400~1000 nm波段具有负相关性。     

基于天线空域极化特性的虚拟极化接收技术

提出了一种基于天线空域极化特性的雷达虚拟极化接收方法,可使现有的单极化雷达具有一定的变极化能力.结合偏馈抛物面天线空域极化特性的计算结果,给出了修正的雷达观测方程,提出了虚拟极化接收的方法,对雷达虚拟极化接收的性能进行了分析,指出了等效噪声电平是接收极化的函数,并给出了具体的表达式,最后基于雷达虚拟极化接收提出了PIN最小化极化滤波方法,使干扰加噪声的能量最小,仿真结果表明:虚拟极化接收技术在INR较大时具有较好的抗干扰效果.     

基于光学偏振编码及解码系统的目标识别技术

本文研究了金属目标的后向散射特性与入射角之间的关系 ,为区分目标反射后初始偏振辐射和非偏振辐射 ,讨论了光束偏振编码及解码系统 ,利用该系统能够识别金属及非金属目标 ,这一研究成果对促进激光制导及目标识别具有重要的理论及实际意义。     

折射式起偏器的密勒矩阵表示及偏振度分析

为了研究折射式起偏器的密勒矩阵表达式,以矩阵光学中关于斯托克斯矢量和密勒矩阵的有关理论为基础,通过理论运算导出了折射式起偏器的密勒矩阵的一般表达式;探讨了自然光以任意角度入射折射式起偏器的情况下透射光的斯托克斯矢量表示及偏振度所满足的公式;绘制了以布儒斯特角入射时透射光偏振度与介质折射率及介质层数的关系曲线。结果表明,在以布氏角入射折射式起偏器的前提下,增大介质的折射率和介质层数更容易获得较高的偏振度。这一研究结果对多层介质膜器件同样适用,具有一定的现实参考意义。     

舰船尾流气泡多重散射偏振特性研究

舰船尾流气泡的多次散射效应对光尾流探测领域的研究具有重要意义.针对水中气泡多次散射对后向散射光强以及偏振度的影响规律问题,基于矢量Monte Carlo方法,采用欧拉矢量法对光子在水中气泡后向散射偏振态进行跟踪,对比分析了线偏振、圆偏振激光入射情况下,不同散射次数回波信号在强度和偏振度特性上的差异性,验证了欧拉矢量法用于光尾流探测仿真领域的可行性.     

温度对光纤Lyot消偏器输出偏振度的影响

为了更准确地研究温度对光纤Lyot型消偏器消偏性能的影响,根据参考文献中光纤消偏器的结构参量,使用保偏光纤熔接机等制作完成了光纤Lyot消偏器,在全温条件(-40℃~80℃)下,其偏振度P≤0.5%;同时搭建了恒温和变温条件下消偏器输出偏振度测试系统,并分析了偏振度改变产生的原因。结果表明,温度恒定在不同值时(-40℃和80℃),消偏器的输出偏振度基本保持不变;当温度按一定梯度升高或者降低时,消偏器的输出偏振度会随之改变。这对于光纤传感应用的研究具有一定的参考价值。