地面物体偏振光谱的获取及分析

本文首先介绍了几种测量物体在不同波长处的偏振特性的方法,然后简要概括了近年来各国科学家在偏振测量方面做的试验及其结论,试验包括了军事、植物、海洋、面板等方面,最后对其应用前景做了展望。     

随机电磁光束通过大气湍流的传输特性

建立了随机电磁光束通过大气湍流的传输模型,并对比研究了高斯-谢尔模光束在大气湍流和自由空间的传输特性。研究表明,光谱偏振度随传输距离变化,并在远场趋于稳定;得到了远场稳定偏振度的解析表达式,其在大气湍流传输中与光束的自相关长度和互相关长度无关;光谱相干度在自由空间的远场趋于1,而在大气湍流的远场趋于0,并且湍流强度越大光谱相干度下降越快,光谱密度衰减越快。     

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。     

光纤通信系统中PMD值的动态测试

本文实现了光纤通信系统中偏振模色散(PMD)值的动态测试方法,采用1∶4偏振分束器,分成4路不同偏振光信号,然后利用起偏器和1/4一波片将信号光分别转化成4个不同的偏振态(SOP),最后利用探测器件将4路光信号光电转换为相应4个电压V1、V2、V3和V4,其大小分别对应4个偏振态方向的功率大小,得到信号的偏振度(DOP),利用DOP与DGD之间的相关性,即可监测线路PMD的变化情况.采用PMD仿真器和HP8509B偏振态分析仪对PMD值的动态测试方法的正确性进行了验证,两者对比分析,得到动态测试方法最大测量误差小于2%.利用DOP作为反馈信号,将其提供给DSP和FPGA构成的控制单元部分,实现了PMD的动态自适应补偿,PMD补偿结果由信号眼图实时观测.     

半导体激光器阵列偏振特性及其与应力关系的实验研究

半导体激光器阵列(LDA)封装过程中引入的应力是影响器件阈值电流、光束特性和寿命的重要因素,需要一种简单有效的测试半导体激光器阵列应力的方法评估检测器件封装的质量.分析了应力改变电荧光偏振度(DOP)的一系列理论机制.并通过对条形激光器阵列在荧光条件下偏振特性的测量,研究了几种不同封装形式的条形激光器阵列的荧光偏振度随外加应力的变化性质.实验表明,半导体激光器阵列的偏振特性随驱动电流的增加变化明显.尤其是在阈值电流附近,偏振特性急剧变化.当有局部外力作用器件时.器件的荧光偏振度分布明显变化.通过对多个不同材料封装器件的荧光偏振度测试比较,发现不同的材料和封装形式对管芯引入的封装应力有明显的差别.     

用光信号偏振度衡量偏振模色散和非线性效应对WDM系统的影响

利用非线性薛定谔方程，计算考虑偏振模色散和非线性效应情况下波分复用（WDM）系统中的RZ码和NRZ码的光信号偏振度，得到DOP随着波长变化的曲线图，同时得到各个信道的眼图。结果表明：通过光信号偏振度的曲线图与眼图的比较，不但明显看出PMD和非线性效应对各个信道的影响是不同的，并且证实偏振度可以作为WDM系统中监测信道性能的监控信号，这将为实现PMD实时最坏信道补偿提供理论依据。     

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.     

以啁啾光纤光栅为补偿器的自适应PMD补偿的实验研究

基于光信号偏振度(DOP)与光纤链路差分群时延(DGD)良好单调关系,提取光信号的DOP作为监测信号,通过搜索运算控制偏振模色散(PMD)补偿器,找到链路中DOP达到最大值时补偿器的状态,从而实现一阶PMD的补偿。采用等效啁啾技术,用具有光敏性质的保偏光纤制成啁啾光纤光栅,将其作为PMD补偿器中的时延线,完成了10 Gbit/s、NRZ码光纤通信系统的自适应PMD补偿的实验研究。在自适应PMD补偿的控制算法中,使用了粒子群最优化(PSO)的人工智能搜索法,它具有快速搜索到全局最大值、不易陷入局部极大、抗噪声等特点。实验结果显示,以双折射啁啾光纤光栅为补偿器的自适应PMD补偿系统具有良好的补偿效果。     

m序列码的偏振度与差分群延迟关系的理论分析和实验研究

偏振模色散是高速光纤通信系统的主要问题之一.在用偏振度作为反馈信号的动态偏振模色散补偿系统中,偏振度与差分群延迟的关系对于准确快速的动态偏振模色散补偿很重要.本文推导了准单色光波情况下任意波形和高斯脉冲的偏振度的数学表达式,分析了高斯脉冲情况下,连续脉冲个数和伪随机m序列码长度的变化对偏振度与差分群延迟关系的影响,特别分析了m序列码长度一定时,分光比和脉冲宽度的变化对二者关系的影响.用10Gbit/s 7级m序列归零码进行了实验,实验证明了理论推导的正确性,还验证了偏振度的大小与脉冲啁啾和光纤色散无关.     

基于偏振权重局部对比度的目标检测

分焦平面红外偏振探测器输出的是红外偏振马赛克图像,传统处理流程需要进行去马赛克恢复出四个偏振通道的完整图像,然后再实现后续的任务。然而,去马赛克过程会引入误差,而且计算复杂度高、耗时长。针对如何直接在红外偏振马赛克图像上进行目标检测的问题,本文提出了一种偏振权重局部对比度的目标检测方法。首先分析了目标与背景的偏振特性差异;然后设计了红外偏振马赛克图像的斯托克斯矢量计算卷积核;在此基础上提出了基于偏振权重的偏振度显著图,在偏振度显著图上利用自适应阈值操作实现目标检测。此外,利用边缘检测方法进一步优化目标检测结果,得到更加完整的检测结果。最后,使用采集的红外偏振马赛克数据集验证了所提出的目标检测算法在复杂背景以及恶劣天气影响下的鲁棒性。