新型红外反射式偏振器的设计与研制

常用的反射偏振器是利用Brewster角原理,由被抛光的介质基底表面及透明或吸收基底镀以薄膜而组成。文章给出了一种在红外区直接在Si晶体表面应用Brewster角原理使P分量反射后受到抑制,从而得到S分量反射的新型红外偏振器的设计与研制实例,并对其性能做了简单的物理测量。     

通道型偏振光谱仪望远镜组偏振效应分析与优化

为了满足高精度偏振探测要求,通道型偏振光谱仪在设计时需要考虑望远镜组偏振效应的影响,并对其进行相应的分析和优化。首先,分析望远镜组偏振效应的影响因素,采用坐标变换和穆勒矩阵连乘法建立了考虑膜系偏振效应的望远镜组穆勒矩阵模型,并带入通道型偏振光谱仪偏振解调模型。接着,通过同时控制S光和P光的透过率和相位延迟,设计相应的低偏振效应膜系。最后,运用偏振光线追迹的方法对镀有不同膜系的望远镜组进行偏振效应仿真。仿真结果表明,在580 nm和750 nm波长处,低偏振效应膜系与高偏振效应膜系的偏振探测精度变化不明显。而在420 nm波长处,低偏振效应膜系相较于常用膜系的边缘视场偏振探测精度提高了3.22%。低偏振效应膜系可以有效降低通道型偏振光谱仪望远镜组偏振效应,提高仪器的偏振探测精度。     

红外偏振成像探测技术进展

不同物体不同状态存在明显的红外偏振差异,可以构成目标探测信息。简述了利用红外偏振成像技术进行目标探测的物理本质,重点阐述了偏振双向反射分布函数原理,列举了红外偏振成像探测模型,介绍了红外偏振成像技术的应用优势,归纳总结了偏振成像系统结构分类及其特点,叙述了红外偏振成像技术在目标探测与识别领域的进展,详细叙述了红外偏振成像技术的理论、实验基础研究和在目标探测中的应用。最后,总结分析了中/长波红外偏振成像技术特点,并对发展国内红外偏振成像技术提出了建议。     

基于长波红外的海面场景偏振特性分析与建模

针对海面场景长波红外偏振特性建模问题,文中根据表面微元双向反射分布函数BRDF,对物体表面偏振效应进行了分析,并结合红外发射效应和红外反射效应的综合作用,提出了一种长波红外偏振度计算模型.该模型有效描述了偏振度和物体自身红外发射值、红外反射值以及探测角之间的关系.利用Radtherm IR软件对海水辐射、大气辐射与舰船目标辐射进行计算,结合本文构建的偏振度计算模型,仿真了不同时间段内、不同观测角度下海面背景和舰船目标在长波波段的偏振度变化规律.通过仿真数据与实际测量数据的对比分析,结果表明两者具有较好的拟合度,验证了该模型对于海面场景偏振度计算的有效性.     

部分相干且部分偏振的光脉冲

提出了时域部分相干、部分偏振的光脉冲的慨念,定义了相应的时域部分相干-偏振矩阵(PCPM),对矩阵元和偏振度的测量方法以及光脉冲所满足的传输规律进行了研究;对矩阵元和偏振度的实验测量方法进行了分析．得到了光脉冲偏振度的表达式;进一步研究了部分偏振、部分相干光脉冲的传输和变换．发现在光脉冲传输过程中,矩阵元之间相互独立．并且各矩阵元的传输规律与标量的部分相干光脉冲一致。     

穆勒矩阵图像的获取及处理

随着成像技术的发展,偏振信息在成像技术中的应用逐渐受到广泛的重视。偏振信息的提取方式就显得尤为重要。穆勒矩阵作为表示光照射到物体前后偏振态变化的系数矩阵,其不仅与物质本身息息相关,而且含有大量的偏振信息。此外由于穆勒矩阵含有16个元素,且每一个元素含有的信息都不尽相同,充分利用这些信息能够在目标识别、目标信息增强方面以及目标与背景分离的应用中起较好的促进作用。通过提出一种穆勒矩阵图像的获取方式,并对穆勒矩阵的信息加以初步的处理,最后与偏振度的信息加以对比,充分体现出穆勒矩阵图像在偏振成像应用中所具有的价值。结论表明通过穆勒矩阵图像处理后得到的图像比偏振度图像信息更加完整,能够对后期的模式识别处理提供良好的基础。     

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。     

偏振耦合测试系统中偏振棱镜的设计

偏振棱镜是偏振耦合测试系统中的重要器件．本文设计了用于光纤寄生偏振耦合测试系统(DPCA)中的偏振棱镜．棱镜采用空气隙间隔，且光轴平行于入射平面的Glan—Taylor型结构。、可以增强棱镜的抗光损伤能力，提高非常光线的透射比．与胶合型棱镜相比。在保证有效孔径大小的同时，缩小了棱镜的尺寸．理论分析了空气隙厚度与消光比的关系，当空气隙厚度大于27μm时，消光比达到10^-7以上．     

目标与背景的红外偏振特性研究

由于红外伪装技术在很大程度上削弱了当前对目标的红外识别能力,提出一种用红外偏振技术增强对伪装目标的识别能力的新方法。在8~14 μm波段,在特定的环境条件下对一个红外伪装目标和背景的红外偏振特性进行了研究,分析两者的强度对比度和偏振度对比度,结果发现,目标与背景的偏振度对比度远大于二者的强度对比度。这一结果表明,红外偏振技术在提高红外探测系统的侦察和识别能力方面具有十分重要的研究价值。     

偏振耦合测试系统中偏振棱镜的设计

偏振棱镜是偏振耦合测试系统中的重要器件.本文设计了用于光纤寄生偏振耦合测试系统(DPCA)中的偏振棱镜.棱镜采用空气隙间隔,且光轴平行于入射平面的Glan-Taylor型结构,可以增强棱镜的抗光损伤能力,提高非常光线的透射比.与胶合型棱镜相比,在保证有效孔径大小的同时,缩小了棱镜的尺寸.理论分析了空气隙厚度与消光比的关系,当空气隙厚度大于27μm时,消光比达到10-7以上.     

近红外光谱范围生物组织表面漫反射率的研究

首先分析了近红外光在均匀生物组织中的传播过程,在此基础上提出一种计算分层生物组织表面漫反射率的理论模型。利用这种理论模型,讨论了两种不同组成的生物组织的表面漫反射率,得到双层介质表面漫反射率随探测距离的变化趋势与其他文献报道的研究结果一致。     

椭圆偏振光与部分偏振光检验的理论分析

为了检测部分偏振光与椭圆偏振光,从复合波片的理论出发,借助于数学工具,对检测方法做了较为详尽的理论分析.结果表明,只要λ/4波片的快(慢)轴与椭圆偏振光的长(短)轴方位一致,则任何椭圆偏振光经过λ/4波片后均可以补偿为线偏振光,而部分偏振光经过λ/4波片后仍为部分偏振光.并搭建了实验光路,测试结果与理论分析完全吻合.     

基于红外编码结构光的深度测量方法

视觉深度测量是计算机视觉领域的重要问题。提出了一种基于红外编码结构光的深度测量方法。首先,设计一种新的网格图案并提出一种顺序编解码算法,准确计算参考图像与目标图像之间对应点的偏移;然后,提出一种成像系统参数线性拟合算法,建立目标深度与光斑像素偏移之间的线性关系,并修正镜头畸变;最后,基于线性关系实现深度测量,并基于Delaunay三角剖分算法实现三维重建。在实验过程中,通过多组数据进行误差评估与校正,提高测量精度,降低系统误差。多组实验数据表明,该深度测量方法准确性较高,并具有较好的实用性与鲁棒性。     

基于主动式圆偏振光照射的探测建模与分析

圆偏振光有良好的“偏振记忆”效应,为了验证在 强散射介质中通过圆偏振光的旋性 差异可以有效抑制散射光的影响,实现复杂背景下的目标探测功能。从经典的米氏散射 理论和菲涅尔反射理论出发,结合偏振蒙特卡罗方法,构建了主动式圆偏振光在散射介质中 探测目标的模型,通过追踪每个光子的偏振态变化,统计分析了圆偏振光经过介质散射和目 标反射后的Stokes矢量信息。仿真结果表明,文中建模方法可以明显区分出散射介质中是否 存在被探测目标;不同的介质环境和不同的探测距离都会对目标的偏振成像造成不同程度的 衰减,而圆偏振差分成像及圆偏振度成像均可实现偏振成像的增强处理。文中建模方法可以 为全偏振探测的理论研究及实际应用提供借鉴。     

红外光源辐射特性的蒙特卡洛模拟

为满足红外跟踪仿真的高精度、高稳定性设计要求,本文基于蒙特卡洛算法针对红外光源的辐射特性进行了模拟仿真研究。首先,介绍了系统结构和工作原理。接着,以蒙特卡洛方法为基础,对钨丝灯圆柱体光源进行建模,给出光阑处的辐照度精确分布,为建立光阑通光口径的非线性控制函数提供依据。然后,分析了不同条件下蒙特卡洛算法的准确度,并研究了装配位置对系统光能利用率的影响。仿真结果表明:在旋转抛物面反射镜的焦点外存在一个最佳的光源装配位置;在装配过程中,允许的轴向偏移为0.1 mm,垂轴偏移为0.1 mm,角度偏移为2°。该系统满足了红外跟踪仿真的稳定可靠、高精度要求。同时,本文所采用的分析方法对其他红外光源的优化设计也有借鉴作用。     

生物组织Mueller矩阵的快速测量方法

提出了一种高效的测量生物组织Mueller矩阵的方法.与前人相比,本文方法的测量次数大大减少,提高了测量效率.在给定的5种偏振光源条件下,分别获取样品的偏振图像并通过本文构造的模型进行计算,能够得到样品每一像素点的Mueller矩阵值.采用小鼠小脑星形胶质细胞作为样品,并将本文测量方法的结果和前人的结果进行比较,两者基...     

红外偏振在目标探测识别中的研究进展

简要论述了红外偏振成像技术的特点及其优势,并分类讨论了红外偏振成像系统的结构;随后,重点介绍了红外偏振技术在国内外被应用于目标探测与识别方面的研究进展;最后,基于红外偏振技术的特性,提出了采用圆偏振光进行目标探测识别的概念。     

一种改进的点光源跟踪系统设计与实现

提出一种改进的点光源跟踪方案,采用MSP430F149作为主控制器,分光源发送端和光源跟踪端两部分研究。发送端发送lKHz频率的光,跟踪端用光敏三极管检测点光源信号,对其进行1KHz的带通滤波和A／D转换,然后分析点光源的移动方向,并控制舵机跟踪点光源。软件部分用基本控制和中心控制两种算法互相补充、交叉控制,提升了系统性能。测试结果表明,系统跟踪快速且准确、运行稳定。     

气溶胶散射光偏振度特性的理论研究

散射光偏振度在大气气溶胶、大气污染的遥感探测中有重要的应用价值。通过求解Mueller矩阵及偏振度,讨论了当激光器输出波长处于近红外波段806 nm时，散射介质的粒子数浓度对散射光偏振度的影响。给出了散射光的偏振度与散射介质的粒子数浓度之间的变化关系，为使用散射光偏振度研究大气遥感提供了新途径。     

红外触摸屏扰强光干扰的研究

红外触摸屏主要依靠红外光线工作,对环境光照因素的变化比较敏感,所以对红外触摸屏的抗强光干扰的研究是学者们关注的主要问题之一.论丈研究了具有锁相放大环节的红外屏接收电路,红外发射电路发射出红外光经过光电转换后进入锁相放大电路中,经锁相放大后能有效提取出有用信号,并滤除光干扰,实现抗强光干扰的目的.