偏振态的矩阵方程(续完)

1.偏振态的分解与合成由于偏振元件存在着本征偏振态,偏振光分解成互相正交的两个偏振光就是唯一的了,只能按所通过的偏振元件的本征态来分解。如一束线偏振光通过线偏振器和位相延迟器时才可分解为两个正交的线偏振光     

基于双液晶相位延迟器调制的偏振光源

针对常规偏振发生器中机械转动带来系统误差大的问题,提出了基于双液晶相位延迟器调制的偏振光发生系统,该系统由偏振片结合两片液晶相位可变延迟器(Liquid Crystal Variable Retarder,LCVR)组成.利用液晶相位可变延迟器的电控作用,计算机控制双LCVR延迟量的不同组合,实现对入射光波偏振态的调制.通过对Stokes参数定义中的6种特定偏振态的测定,验证了此方案的可行性,偏振度的精度可达千分之一,可为系统定标和测试提供更加精确的偏振光源,并能大幅提高偏振测量系统的精度、节省实验时间.     

液晶相位可变延迟器可见光波段色散特性的实验研究

为了获取简单易控的相位可变延迟器,实现不同波长入射光偏振态的可控调制,利用偏光干涉法获得了可见光波段液晶相位可变延迟器(LCVR)在π/2、π和2π相位延迟下驱动电压与入射光波长的关系特征曲线,测量结果具有很好的重复性。结果表明,LCVR所需的驱动电压随入射光波长按e指数规律递减,并拟合得到它们的函数关系式。该实验结果对于LCVR偏振控制系统的检测、设计、制作和使用都具有一定的参考价值。     

多级可调谐液晶滤光片的设计

针对外加电压和液晶盒厚度的不同配置,结合具体设计实例,对多级利奥型液晶可调谐滤光片设计参量的选取和优化进行了讨论.在此基础上,将液晶和方解石晶体相结合,采用宽视场的设计方法,设计了四级液晶利奥滤光片.这种滤光片设计自由度大,可以在短时间内实现光谱的连续调谐.     

环境相关的LCTF多光谱成像控制策略

选用光学镜头、液晶可调谐滤色器和COMS工业相机,构成便携式多光谱成像仪,采集波长范围为400～720nm的多光谱图像。从实验上研究了系统的曝光时间、增益与波长的变化关系,给出了三种典型光照条件下基于液晶可调滤色器(LCTF)的多光谱成像控制策略。在同种光照条件下,对于拍摄目标场景时,曝光时间和增益随波长变化是一致的,调节时应同步(同增或同减)调节;当环境(光源)不同时,对场景的拍摄策略有明显影响;环境不同,曝光时间和增益随波长的变化有较大差异,应制定不同的拍摄策略。     

光波偏振态的静态测量研究

通过测量目标辐射或反射、散射的光波偏振态,能够在基于强度、光谱等目标探测的基础上利用偏振信息提高目标识别概率,因此已经开发出很多关于光波偏振态的测量系统。针对传统的光波偏振态测量系统难以应对光波偏振态快速稳定测量的挑战,利用铌酸锂晶体作为相位延迟器,利用其电光调制特性,通过加载四个不同的外加电压实现对待测光波的相位调制,从而对应探测器上获得不同的光强值,通过相关数据处理可计算出待测光波的斯托克斯参数,并以此表示待测光波的偏振态,该方案具有静态测量、响应速度高的特点。光波偏振态实验测量结果表明,待测光波斯托克斯参数的偏差不超过±3%,能够比较准确地反映表示被测光波偏振态的斯托克斯参数,证明了方案的可行性。     

正交线偏振激光器原理与应用(Ⅱ)--物理现象研究

系统介绍了作者实验室发现的正交线偏振激光的物理现象及对若干问题的理论分析.包括:强烈与中度模竞争之间的转换,即竞争中两个频率之一由振荡到熄灭或从熄灭到振荡的过程;强烈模竞争的频差范围的确定(0～40 MHz左右);双折射双频激光器腔调谐中出现的4种偏振态组合(o光振荡、e光不振荡,o光、e光同时振荡,o光不振荡、e光振荡,o光、e光都不振荡,循环重复);双折射双频激光器频差调谐现象;双折射Zeeman双频激光器的功率调谐、频差调谐特性;正交线偏振激光回馈自混合干涉中两个频率的相互抑制,强度的转移;双折射外腔回馈引入的条纹倍频现象;石英晶体旋光性造成的激光两端偏振方向的差异及随晶片旋转的改变,频率分裂畸变等.     

新型宽带匹配网络在双路宽光谱声光可调谐滤光器成像技术中的应用

基于双路声光可调谐滤光器(AOTF)的宽光谱成像技术在偏振成像光谱仪中得到应用,其成像质量受AOTF衍射效率、光谱带宽等影响。其核心部件超声换能器阻抗失配时导致驱动功率无法最大限度地传递给换能器,使AOTF光谱衍射效率降低。3 dB光谱带宽变窄,影响光谱图像有用信息的获取。采用压缩回波损耗技术,设计了一种基于LC拓扑结构及组合臂的宽频带、光谱衍射效率高的新型匹配网络。最终测得AOTF的光谱衍射效率最高达94%,光谱带宽小于5 nm,提高了在420~1 150 nm波段范围内的光谱衍射效率及分辨率,实测目标的成像质量得到明显改善。     

双向电光调谐的可重构光分插复用器模拟设计

设计了一种新型的电光调谐可重构光分插复用器(ROADM).由于采用电光效应作为调谐手段,它具有超高的响应和调谐速度.在X切Y传的铌酸锂晶片上以钛扩散工艺制作偏振分束器等波导结构,偏振转换电极和电压调谐电极交替分布,以相互正交的两个方向的电场诱发上/下载波长附近的偏振模式转换,进而实现滤波功能.其中偏振转换电极由结构相同的多组叉指电极组成,每组叉指电极独立供电.计算表明,合理选择各电极电压可得到25,nm的调谐范围、1,nm以下的输出频谱半极大值全带宽(FWHM)以及30,dB以上旁瓣抑制,并且可以实现FWHM的动态可调.     

非相干—相干光学转换新方法

报导了一种新的非相干一相干光学转换方法,该方法是基于对介质中光致各向异性的局部擦除,样品放置在两个相互正交的偏振之间,用线偏振的泵光在样品中产生稳定的双折射,然后通过入射非相干图象光进行局部擦除,相干图偈由一束He-Ne激光读出,所得相干图像为输入非相干图象的负片,利用偶氮侧链液晶聚合物薄膜样品实现了图像的非相干－相干光学转换。     

一种基于压缩感知理论的LCTF光谱超分辨方法

液晶可调谐滤光片（LCTF）因其在宽谱段上具有简单、高效的调谐滤光功能常作为微型光谱仪应用在多种测量领域.然而,滤光式光谱仪的光谱分辨能力受限于其系统的带宽,进行高分辨测量时的硬件成本和测量数据量都较大.将压缩感知理论引入LCTF的光谱测量中,通过将LCTF获取的测量数据与其对应的调谐波长处的透过率函数进行关联计算,得到光谱分辨率优于系统带宽的目标光谱曲线.分析表明,本文模型下的压缩感知测量矩阵具有良好的非相关性,同时对地物光谱进行的压缩感知重构结果表明,在仅进行32次测量的条件下,本文方法得到了珍珠石目标的128波段的光谱曲线,能分辨出传统方法不能分辨的光谱细节,且反射率的平均误差仅有0.75%,同时对噪声具有一定的抵抗性.      

基于近红外波长成像的异物检测新方法

为有效检测出与背景形态、颜色极其相似的异物,根据异物与背景近红外吸收特性的差别,提出近红外光谱成像检测异物的方法.该方法分析近红外波段中异物与背景吸收特性差异随波长变化的规律,确定了区分背景与多种异物的最佳检测波段范围,建立近红外光谱成像系统,将近红外吸收特性差别转化为近红外图像中异物与背景的图像特征差别,利用自适应图像增强和二值化图像处理从背景中提取异物.实验结果表明,该方法获取的异物图像特征明显,检测结果与实际相符,此方法可有效检测与背景特征相似的异物.     

新型宽带匹配网络在双路宽光谱AOTF成像技术中的应用

基于双路AOTF的宽光谱成像技术在偏振成像光谱仪中得到应用,其成像质量受AOTF衍射效率、光谱带宽等影响。其核心部件超声换能器阻抗失配时导致驱动功率无法最大限度的传递给换能器,使AOTF光谱衍射效率降低,3dB光谱带宽变窄,影响光谱图像有用信息的获取。采用压缩回波损耗技术,设计了一种基于LC拓扑结构及组合臂的宽频带、光谱衍射效率高的新型匹配网络。最终测得AOTF的光谱衍射效率最高达94％,光谱带宽小于5nm,提高了在420~1150nm波段范围内的光谱衍射效率及分辨率,实测目标的成像质量得到明显改善。     

干涉滤光片在PCB机器视觉检测中的应用研究

分析了干涉滤光片的特性和不同波长的入射光在特定印制电路板(简称PCB)中的光谱响应,提出一种利用干涉滤光片提高PCB机器视觉检测效率的方法;该方法具有可以明显提高图像的清晰度,简化图像处理的复杂程度,减小检测误判和降低漏检率等优点。     

基于TDI CCD的偏振成像系统设计

介绍了一个基于DALSA公司IL-E2-1024 TDI CCD的偏振成像系统的设计，分析和解决了该系统一些电子学关键技术，实现了TDI CCD的驱动和CPLD对CCD的时序控制、图像信号的自相关采样和数字化、利用FIFO缓存数字图像信号，考虑用DSP进行实时的偏振图像处理并利用USB接口传送到计算机显示偏振图像。     

基于高光谱成像技术的水果品质无损检测

高光谱图像技术结合光谱技术与计算机图像技术两者的优点,可获得大量包含连续波长光谱信息的图像块,其图像信息可检测水果的外部品质,光谱信息则可用于水果内部品质的检测,达到根据水果内、外部综合品质进行分类的目的.综述了国内外将该技术应用于水果品质检测方面的研究进展,提出了利用高光谱图像技术检测苹果轻微损伤的方法,利用500～900 nm的高光谱图像数据,通过主成分分析提取547 nm波长下的特征图像.     

考虑旋光的反常声光互作用衍射光波长的研究

声光可调谐滤波器(acousto-optic tunable filter,AOTF)作为一种同时具有成像、光谱测量和偏振测量功能的新型光电传感器,近些年得到国内外广泛的关注。针对目前声光滤波器设计中忽略二氧化碲旋光性导致声光滤波器性能和光谱测量精度下降问题,理论分析了考虑旋光的反常声光互作用过程;并深入分析推导了此情况下衍射光的波长与声频、入射角度的关系。通过理论矫正得到波长变化与频率的关系;并通过实验得到与实际测量值的误差,校正后的误差减小4倍。通过数值拟合得到频率与波长的更准确的匹配关系,在实际应用中可以带来一定的方便;同时在考虑了频率与入射光极角的协同作用下,分析了波长的频率选择性和波长的角度选择性,这为高性能声光滤波器设计制作提供了理论和实验基础。     

基于偏振态颜色编码的晶体应力双折射成像

提出了一种基于双线偏振CCD-全Stokes参量测量的偏振态色度成像新方法. 通过分焦面Stokes参量测量与RGB颜色编码相结合,设计并研制了基于双线偏振CCD-全Stokes参量测量的偏振态色度成像系统. 利用该系统,获得了晶体模型应力双折射分布的偏振态色度图像,并与传统的光弹性应力测量法进行了比较,偏振态色度成像法不仅可以较高精度地测量应力双折射率,还可以测量其方向分布. 基于偏振态色度成像法的独特优势,结合共焦显微成像技术,对具有双折射效应的单层Sr₂TiSi₂O₈微晶进行了偏振态色度成像的研究. 结果表明:所提方法能够在一幅图中直观地反映物体的全部特征信息,有效地辨别由于晶体内部结构排列不同而导致的双折射特性差异,还可以通过观察微晶生长过程中双折射特性的变化,获取微晶的生长取向等相关信息. 研究结果为功能型微晶材料生长过程的动力学行为研究提供一种简单、有效的可视化方法.     

金涂覆光子晶体光纤偏振滤波器的特性分析

设计了一种基于表面等离子体共振的光子晶体光纤偏振滤波器.在空气孔中选择性金涂覆使表面等离子体模式与纤芯模式共振.利用有限元法分析了改变结构参数对滤波器性能的影响.数值模拟结果表明金薄膜厚度和空气孔直径能够优化表面等离子体模式及纤芯模式的共振峰位置和强度，在波长1.31μm 处x偏振方向的损耗到达740.5dB/cm，y偏振方向的损耗很低且x，y方向的损耗峰明显地被分开.利用这些特性设计出一种新型的工作在通信波段的光子晶体光纤偏振滤波器.