全光纤在线偏振参量测试系统

设计和研制了一套全光纤在线偏振参量测试系统,该系统由全光纤偏振控制器、全光纤在线偏振仪等组成.系统的光路完全由光纤构成,没有插入分立器件.通过数据采集卡和Labview编程,实现了全光纤在线偏振参量测试系统对偏振态的准确控制和对斯托克斯矢量的实时、准确和高速的测量.该系统能实现对光的偏振态、偏振度、消光比和偏振相关损耗等偏振参量的测量,并能实现偏振态监控和偏振稳定的功能.     

2π空间内土壤的偏振辐射亮度分析

土壤是人类生存的基础,是对地遥感图像上反映的最重要的环境信息,也是研究其他环境要素的基础,因此对于土壤特性的研究具有十分重要的意义.目前关于土壤在2π空间内的偏振热辐射特性的研究较少.本文对土壤的偏振辐射亮度进行了测量.结果表明,不同探测角、不同土壤类型的偏振辐射亮度不同.在探测角为60°时,对土壤偏振辐射亮度的研究效果较显著.随着方位角的改变,土壤的偏振辐射亮度会发生改变.在0 °～240 °范围内,随着方位角的增大,偏振辐射亮度呈现上升趋势,而在240° ～320°范围内,则呈现下降趋势.波段的变化会引起土壤的偏振辐射亮度值的改变,表现为CH1＞CH3＞CH4＞CH2.偏振角对土壤的偏振辐射亮度值会产生一定的影响,但波动较为平缓.土壤类型不同,偏振辐射亮度不同,对各因素的响应程度也不相同.     

空间调制全偏振成像系统带宽影响分析

空间调制全偏振成像系统可以通过单次成像获得完整的Stokes参量信息,其系统的有效光谱范围内对图像重构效果有较大的影响.当带宽超出有效光谱范围时,会影响Stokes参量解调精度,甚至无法解调.通过对空间调制全偏振成像系统的调制模型进行分析研究,依据波段宽度判据表达式,对有效光谱范围内的图像重构算法进行修正,最后对不同带...     

光纤器件偏振特性的全光纤测试系统

利用单模光纤（SMF）扭转双折射较小的特征,设计了全光纤偏振测试系统.用琼斯矩阵方法给出了系统的工作原理,分析了其测试精度.实验表明,用消光比（ER）为50 dB的保偏光纤（PMF）偏振器和角度分辨率为5000 step/rotation的伺服电机组成的全光纤偏振测试系统具有大于40 dB的ER测量范围以及0.05 dB的测量精度.该系统克服了用分立元件组成的传统偏振测试系统重复性不高、稳定性不好的缺点,并具有结构简单、操作容易等优点.     

空间调制型全偏振成像系统的角度误差优化

空间调制型全偏振成像系统利用 Savart偏光镜能够将被探测目标的4个 Stokes参数 S0~S3调制在同一幅干涉图像中,从而通过单次采集便可获得完整的偏振信息。在该系统中,半波片和检偏器的角度误差对 Stokes参数的测量精度有着不可忽略的影响。文中首先给出了包含上述两种角度误差的干涉强度调制方程,根据实际系统参数,在角度误差模型的基础上分析了当入射光为自然光、0/90线偏振光、45/135线偏振光和左/右旋圆偏振光时,角度误差对空间调制型全偏振成像系统的 Stokes参数测量精度的影响。利用这四种基态偏振光的偏振测量误差,给出了任意偏振态和偏振度的入射光偏振测量误差的表征方法,最后,文中以系统测量矩阵条件数为优化目标函数,经仿真计算得出当 Savart板厚度为 23 mm时系统测量矩阵条件取得最小值为 2.06,半波片和检偏器耦合角度误差对系统偏振测量精度的影响程度最小。     

基于SIP-DSWP系统的透明玻璃面倾角分区标定偏振测量方法

由于存在边缘视场的渐晕效应,造成SIP-DSWP同时偏振成像系统的偏振信息重构存在偏差.为此,本文提出了一种通过分区仪器矩阵校正视场边缘效应的成像系统校正方法.通过对SIP-DSWP同时偏振成像系统3×3分区仪器矩阵的标定,进行了玻璃平板倾角的非接触检测实验.实验结果表明:图像边缘视场效应和噪声能够直接影响偏振成像及偏振信息(偏振度和偏转角)重构;分区仪器矩阵较平均仪器矩阵能够更准确地重构出目标场景的偏振信息,提高对透明玻璃平板倾角的检测精度,为后续偏振成像方法的研究和定量检测应用奠定了理论基础.     

光通信用偏振分束器的分析与验证

利用冰洲石在近红外波段具有低的光损耗和高的双折射效应,分析了一种新型光通信用偏振分束器,得到了分束器入射角θ、插入损耗α、消光比γ和胶合剂折射率ng的理论设计公式。实验结果表明:实验与理论结果基本吻合,分束器插损<0.3 dB,消光比>20 dB,可供工程实际应用。     

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。     

全光纤高速模拟信号偏振态测量系统的研究

全光纤高速偏振态测量,尤其是模拟信号的偏振态高速测量在光纤通信和光纤传感等领域中有着重要应用。在深入研究光电探测器放大电路的基础上,搭建了基于光纤偏振控制器(PC)、偏振分束器(PBS)以及模拟光电探测器的全光纤高速偏振态测量系统。用搭建的系统对0~50 MHz模拟信号的偏振态进行了测量,并与商用偏振分析仪进行了误差比较。实验表明,此偏振态测量系统可实现速率0~50 MHz模拟信号Stokes参量的准确测量,显示在邦加球上的测量误差半径在0.03以下,与商用偏振分析仪处于同一量级。系统重复性良好,且可测模拟信号的速率远超目前商用偏振分析仪,为许多待测光为模拟信号的光纤传感系统提供了有效的测量手段。     

PMD和PDL同时存在下偏振复用系统的ICA解复用

针对同时受到偏振模色散（PMD）和偏振相关损耗（PDL）作用的偏振复用系统,在系统接收端采用相干接收方式,利用基于负熵最大化的不动点复数ICA算法（T-CMN算法）对接收到的偏振复用信号进行解复用。仿真结果表明：ICA解复用后的偏振信号的传输质量明显改善,在系统中光信噪比大于20.86 dB时均能保持误码率小于10?9,符合通信系统的传输质量要求。     

光学薄膜与系统的偏振控制

在先进遥感仪器的性能表征中,偏振灵敏度是很重要的性能指标之一,它在量化高精度遥感信息反演中非常重要。光学薄膜是仪器偏振灵敏度控制中非常重要的一种手段。基于薄膜光学的传输矩阵理论,根据偏振灵敏度控制要求开展了几类光学薄膜的设计、分析和研制工作,主要包括金属反射膜、介质-金属-介质分色膜、介质分色膜、增透膜和带通滤光膜等。给出了一些已研制光学薄膜的偏振灵敏度控制的实测结果和以此研制的遥感仪器的系统偏振灵敏度的控制情况。     

集成偏振近红外焦平面探测器研制与信噪比分析

面向近红外波段隐蔽目标识别应用,基于InGaAs近 红外焦平面阵列,利用焦平面像元分组方法,研 制了一种单片集成微偏振元阵列的InGaAs焦平面探测器。本文器件利用电子束直写与金属刻 蚀工艺制备的金 属纳米线阵列实现偏振态选择,实验测试平均消光比为8.05。研究结 果表明,光串扰在很大程度上降低了消 光比,对偏振图像的暗部细节的解析度也产生了不利影响;金属纳米线本身的不完整性不但 造成了信噪比(SNR)下降,也制约了光响应动态范围。     

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。     

近地面水平方向大气偏振辐射传输仿真与验证

近地面水平方向偏振成像是地基目标观测的有效手段之一。目标偏振信息在大气传输中受到大气气溶胶及分子等散射和吸收作用的影响,叠加了非目标偏振信息,干扰了目标本身偏振特性参数的提取。因此,对大气的偏振影响研究具有重要意义。针对近地面水平方向偏振观测,基于单次散射假设,仿真计算了不同气溶胶光学厚度条件下的大气偏振辐射传输特性,并开展了外场偏振特性传输实验验证。仿真结果表明,地表贡献可以忽略;随着气溶胶光学厚度的增大,大气对总偏振反射的贡献越大;针对外场实验,仿真计算了不同时序同等观测条件下的线偏振度值,与实测结果相对误差在0.1范围内,一致性很好。研究结果为近地面偏振特性传输研究提供了理论支持,并为近地面偏振观测中的大气校正奠定了基础。     

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。     

偏振空间频域成像系统及仿体验证

偏振光学成像是一种非标记、无损伤的检测技术,对亚波长微观结构的变化比较敏感,可以提供丰富的组织结构和光学信息。然而,在可见波段范围内,生物组织是强散射介质,光在组织中传播时会经历多次散射,失去原本携带的相位和偏振信息,从而影响光学成像的对比度和分辨率。本团队结合空间频域成像和偏振光学成像方法,搭建了偏振空间频域成像系统。通过高频空间频域成像控制照明光的穿透深度,利用穆勒矩阵表征样品浅层的偏振参数,进而反映样品浅层的微观结构信息。实验结果显示：偏振空间频域成像系统测得的灰阶板漫反射率与标准值线性相关(R²=0.99988);退偏系数与脂肪乳体积分数成正比关系,二向衰减系数随二向衰减器导致的二向衰减增大而增大;该系统可以准确测量四分之一波片和全波片的相位延迟,表明该系统可以准确测量样品的偏振参数。对比传统偏振光成像和偏振空间频域成像结果可以发现,偏振空间频域成像可以有效控制成像深度,精确测量样品浅层的穆勒矩阵。采用该系统对烧伤猪皮进行检测,测量结果显示：猪皮组织内部的胶原蛋白结构被破坏,相位延迟降低。本研究结果预期能够有效提升浅层组织偏振特性检测的准确性,促进肿瘤的早...     

BOTDA系统偏振效应研究动态

文章对布里渊光时域分析(BOTDA)分布式光纤传感系统中的偏振效应机理及受激布里渊散射的矢量模型分析进行了阐述。对目前国内外的研究现状,从受激布里渊散射效应中偏振相关布里渊增益谱分析、控制偏振态以及抑制偏振衰落技术等方面进行了详细介绍。布里渊光纤传感系统矢量建模分析和偏振态控制技术具有很好的研究前景,对未来研究中利用偏振态的敏感特性进行分布式传感光纤的温度、应变和振动信息测量及抑制偏振衰落来提高光纤传感系统空间分辨率都具有参考价值。     

全光纤口腔OCT系统偏振波动自动消除方法研究

采用法拉第旋转效应自动消除伞光纤口腔光学相十层析(OCT)成像系统巾光纤Miehelson干涉仪干涉臂单模光纤中随机偏振态变化对十涉信号的影响,使得无论样品臂和参考臂光纤中光偏振态如何发生变化,干涉信号始终保持最强.介绍了该方法的基本原理、获得了离体牙齿稳定十涉信号和二维OCT图像.     

偏振失配对空间相干光通信系统性能的影响

基于琼斯偏振理论,对通信系统光端机和大气传输信道进行了偏振建模,定量分析了传输过程中二者对信号光的偏振改变作用,并推导出信号光和本振光的偏振失配与混频效率之间的关系.在此基础上,利用偏振调控反馈算法和PCD-M02型压电陶瓷式偏振控制器(PCD),提出了一种自动反馈式偏振调控补偿装置,能够有效避免偏振失配现象的发生,保证了较高的混频效率,进而提高了空间相干光通信系统的整体性能.     

ICA在偏振复用系统信号分离中的应用

光纤偏振复用系统中两束偏振态相互正交的光在一根光纤中传输时,由于偏振模色散和偏振耦合等因素,会产生串扰。文章针对这一问题,将基于互信息最小化的ICA(独立分量分析)算法应用到光纤通信偏振复用系统输出信号的分离中。仿真结果表明,采用该方法在无需任何先验知识的情况下,可以很好地分离出原始信号。