高光谱全偏振成像快捷测量技术研究

为了实现声光可调滤波器(AOTF)和液晶可调相位延迟器(LCVR)相结合的新型高光谱偏振成像系统全Stokes参量的快捷准确获取,提出了一种新的测量方法。该方法采用一个驱动信号源同时控制系统中两个LCVR,当LCVR在不同波长下进行相位调制时,依次取4个固定的驱动电压,求得不同波长下LCVR1和LCVR2的4组相位延迟,通过相应的数学计算即可快速精确求得目标光全部Stokes参量。波长为632nm时,以偏振方向分别为0°、90°、45°的偏振片和1/4波片为目标物,毛玻璃为背景,通过系统成像后获取了全部Stokes参量的图像。结果表明,该测量方法不仅可以快速准确地获取目标物全部Stokes参量,而且系统成像质量良好。对532nm波长下的真假树叶进行高光谱偏振成像,进一步验证了该测量方法的快捷准确和系统的可靠性。理论分析了影响Stokes参量测量精度的因素,为提高系统测量精度提供了理论基础。     

静态成像光谱偏振仪

提出了一种基于幅度调制技术和空间调制干涉成像光谱技术的静态成像光谱偏振仪(SISP).利用由消色差1/4波片、多级相位延迟器和线偏振器组成的光谱偏振调制模块将入射光的斯托克斯分量信息调制到不同的波数上,利用干涉成像光谱仪单次曝光获得经光谱偏振调制的干涉图,不同的斯托克斯分量在干涉图上分离,再采用傅里叶变换从干涉图上解调...     

基于强度调制的编码孔径光谱偏振测量方法

为实现在单次成像条件下获取图像的光谱偏振信息,提出了一种基于强度调制的编码孔径测量方法。该方法采用消色差1/4波片、多级相位延迟器和检偏器组成的光谱偏振强度调制模块,将入射光的Stokes参量各元素谱调制到不同的频率上,利用编码孔径和色散棱镜组成的光谱成像系统对该调制光谱进行压缩编码,并通过CCD进行探测。利用TwIST算法重构出经调制的光谱信息,对各个频谱通道进行分离重构出Stokes元素谱。以单一像素点为例,对入射光强度调制、光谱重构及Stokes参量的解调进行了数值模拟。结果表明:该方法可实现对稀疏图像的光谱偏振信息的获取,该过程仅需对图像进行一次测量,因此具备高速获取能力。     

光栅成像位置传感器中的偏振调制技术

提出了一种用于光栅成像位置传感器的偏振调制技术,利用米勒矩阵对其调制原理进行了详细的分析。该偏振调制器主要由起偏器、萨伐尔板、两块1/4波片、光弹调制器和检偏器构成。起偏器、萨伐尔板置于探测光栅之前,在探测光栅位置上形成两个错位的偏振方向正交的像光栅。两块1/4波片、光弹调制器和检偏器置于探测光栅之后,实现对莫尔信号的高频调制。该偏振调制技术消除了光源光强波动和电路增益变化引入的测量误差,抑制了杂散光、探测器噪声对测量结果的影响。实验验证了该偏振调制技术的有效性,结果表明这一技术使光栅成像位移传感器获得了优于12 nm的重复测量精度。     

拓宽复合式λ/2波片消色差范围的新设计

根据复合波片理论,利用同一波长650 nm的2个λ/4波片和1个λ/2波片组合成复合的λ/2波片,推导出复合波片延迟量随波长变化的理论曲线,从而证明复合的λ/2波片在550～790 nm的光谱范围内是消色差的;进而在给出的三元复合式消色差λ/2波片的设计基础上,提出了一种优化设计方案.理论证明,依据此方案,根据具体的使用要求,通过精确调整复合角度,可使波片的消色差范围在相同延迟偏差下拓宽80～100 nm,消色差精度也能得到相应的提高.     

基于蚁群算法的石英λ/4消色差复合波片优化设计

为了设计消色差性能优良的三元复合λ/4波片,根据复合波片原理,利用蚁群算法对三元复合波片进行了优化设计,即通过改变三波片的厚度和精确调整复合角,使消色差范围拓宽到500nm,相位延迟偏差在0.81％左右.这种优化设计对于拓宽消色差范围,提高延迟精度具有实用价值.     

三元复合式消色差λ／4波片

本文用同一波长（670nm)的2个λ／4波片和1个λ／2波片组合成复合λ／4波片,从理论及实验证明复合的λ／4波片在400nm-900nm的光谱范围内是消色差的。该三元复合式消色差λ／4波片与我所研制的二元复合式消色差λ／4波片相比,消色差的光谱范围变宽,偏差变小,可控制在2％以内。     

基于AOTF的高光谱偏振成像系统设计与实验

为获得目标和场景的偏振信息,基于线偏振片和声光可调滤波器（AOTF）设计了一套高光谱偏振成像系统。文中从AOTF的工作原理出发分析其偏振等效关系,随后给出了探测系统的具体结构,并对其光学系统的各元件进行了合理的参数配置。最后,利用设计的成像系统对林地背景中的涂覆三种不同颜色涂层的铝板进行了高光谱偏振成像实验,获得了场景的高光谱信息和偏振信息,并通过数据处理得到涂层与背景之间的强度对比和偏振对比特性。结果表明:涂层与自然背景的偏振特性存在一定程度的差异,对于不同自然背景中的目标,通过选择与背景特性差异较大的若干波长或波段,利用合适的探测方式进行探测,有利于实现快速准确的目标识别。     

基于光谱干涉技术的波片相位延迟量测量方法

作为波片最重要的技术参数，波片相位延迟量的精确度会直接影响整个偏振光学系统的性能，在有些情况下，使用前需要对其进行精确测量。根据偏振干涉光谱曲线分布特性提出了一种测量波片相位延迟量的方法。此方法是将待测波片置于起偏镜和检偏镜之间，利用分光光度计测量一定范围内光谱透射率曲线，通过精确提取曲线上定值透射率对应波长，利用公式可同时获得待测波片的绝对相位延迟量、有效相位延迟量、波片级次、波片厚度等多个光学参数。理论分析和实验结果表明，该方法适用于具有任意延迟量的晶体零级或多级波片，具有测量精度高、对起偏镜与检偏镜透振方向和待测波片快轴方向调节无严格要求、操作简单的优势。     

声光可调谐滤波器的成像光谱技术

声光可调谐滤渡器(AOTF)是一种新型的分光器件,能够从复色光中衍射出带宽很窄的单色光,和传统光谱仪相比,基于AOTF的光谱仪在工作机制和仪器设计上有其自身的特点.通过分析AOTF器件的工作原理、衍射方式和参数指标,搭建了基于AOTF的成像光谱系统,利用标准单色光源进行光谱定标,并进行室外实测实验以验证系统功能.与ASD公司光谱辐射计(FieldSpec Pro FR)的同步测量结果表明:该仪器通过经验线性法获得的550-1 000 nm植被光谱曲线和光谱辐射计获得的曲线较为一致,能够满足高光谱成像探测的要求.     

波片位相延迟测量的双λ/4波片法

在对波片延迟量的测量中常因光源起伏影响测量精度,出现较大的测量误差,为了避开光源强度起伏的影响,提高系统的测量精度,减小测量误差,用两个标准λ/4波片与待测波片组合,使其满足一定条件等效为旋光器,搭建了一套测量系统,用角度测量替代对光强的直接测量.实验结果表明,该系统可有效避免光源强度起伏对测量结果的影响,测量精度可达0.5°.与传统测量方法相比,该测量系统具有构造简单,不受光源起伏影响,以及测量精度高等特点,是一种便捷有效的测量方法.     

Novel kind of lyot birefringent tunable filters

The Lyot filter is a monocolour birefringent filterwhichis invented by the French physicist Lyot for theresearches of astronomy,especiallyfor observingthe so-lar corona.Becausethe birefringent filter can be designedof the special optical characters such a…     

波片相位延迟的精确测量及影响因素分析

提出一种精确测量波片相位延迟的方法。将待测波片置于起偏器和检偏器之间,转动待测波片和检偏器至不同的位置并探测输出的光强,得到波片的相位延迟。采用光源调制技术和解调技术,抑制了连续光所无法克服的背景光干扰和电子噪声的干扰;将光路分为测量光路和参考光路,采用软件除法技术,消除了光源波动的影响,从而实现波片相位延迟的精确测量。详细分析了影响测量精度的误差因素,主要有光源波长变化、温度变化、入射角倾斜、转台转角误差和光源波动,计算了1064 nm波长时厚度为0.52 mm的λ/4多级结晶石英波片产生的相位延迟误差,其中光源波动的影响在作除法后有显著的改善,各误差因素的总测量误差为±1.58°。实际测量了该λ/4结晶石英波片的相位延迟为91.06°±1.78°,与理论分析相符。该测量和误差分析方法同样适合其他的波片。     

射频反馈法实现声光可调谐滤波器稳频输出

在集成声光可调谐滤波器(AOTF)工作时,由于环境温度变化以及自身声表面波吸收使器件的温度发生变化,导致滤出波的中心波长发生漂移。在理论分析的基础上,对声光可调谐滤波器的温度特性进行了实验研究,并在此基础上提出一种新的解决方案:用动态控制射频信号来实现声光可调谐滤波器的稳频输出,并用该方案实现了中心波长的漂移控制在0.08 nm以内,满足了波分复用(WDM)通信系统的应用要求。     

Simultaneous measurement of phase retardation and optic axis of wave plates

Phase retarders (or wave plates) can be used to convert polarization state from one to another. To precisely measure the phase retardation and the orientation of optic axis plays an important role in various fields. At present, there are many methods to m…     

AOTF偏振光谱成像数据采集系统设计

偏振超光谱成像技术是一个新兴的交叉技术领域,探索该技术在航天、民用等领域的应用已经成为国内外的重点研究课题,特别是基于声光可调谐滤波器(AOTF)的光谱成像仪,与传统仪器相比,在工作机制和仪器设计上都有着众多的优点。通过研究AOTF的工作原理,分析实验中AOTF偏振光谱成像仪的工作过程,制定了相应的数据采集系统设计方案,并且详细论述了系统基于LabVIEW平台的设计流程,同时给出了各模块的LabVIEW程序设计框图。经过实测实验对系统的功能进行了验证,结果表明:系统能够高效可靠地完成对图像数据的采集与相应仪器的控制,具有一定的研究价值和实用价值。     

基于AOTF的便携式近红外光谱测量仪

提出了一种新型的基于声光可调滤光器(AOTF)的便携式近红外光谱测量仪,该仪器可用于液态食品的组分浓度的测量.概述了声光可调滤光器的基本工作原理,并详细介绍了便携式近红外光谱仪的系统结构和组成.对一组成分含量已知的牛奶的光谱所建立的线性回归模型的分析表明,该模型具有良好的相关性,满足实际生产的需要.     

激光熔覆钛基梯度功能涂层组织和性能研究

为了改进钛合金的耐磨性能,开发在高温环境、大温度落差条件下使用的具有热应力缓和功能的新型涂层,应用Nd:YAG激光在钛合金表面制备了钛基梯度功能耐磨涂层,观察了微观组织,分析了生成相,测量了梯度功能耐磨涂层、非梯度功能耐磨涂层和Ti600基体在大气环境室温下的摩擦磨损性能。结果表明,原位合成的TiC球状增强相弥散均匀分布在梯度功能耐磨涂层中,主要呈3种不同的形态,即粗大的或不完整的树枝晶、相对较为细小的等轴晶或近似等轴晶和细小短纤维状;梯度功能耐磨涂层和非梯度功能耐磨涂层表现出较优异的耐磨性能,摩擦系数和磨损率显著降低,平均是Ti600基体的0.3倍~0.5倍。     

Rapid continuous tuning of a single-polarization fiber ring laser

We have developed and studied what we believe is the first fiber laser operating in a single polarization at 1550 nm with PM fiber output and capable of wavelength tuning over a 20-nm bandwidth in less than 50 μs. The fast wavelength tuning speed in a fiber laser is achieved by incorporating an acousto-optic tunable filter into the laser. The same filter is used in an optoelectronic feedback loop to suppress the relaxation oscillations induced by wavelength transitions