基于旋转波片的偏振态检测方法研究

准确、稳定地检测光波偏振态在通信、生物医学等领域具有重要的应用价值.通过研究基于旋转波片的光波偏振态检测方法,采用1/4波片和偏振片搭建偏光调制结构对偏振光信号进行调制,运用傅里叶变换解调偏振参量的特征系数,利用复化辛普森方法进行离散数值积分,从而提高斯托克斯(Stokes)参量的计算精度.运用嵌入式和虚拟仪器技术设计偏振态检测系统,通过光学元件搭建偏振光进行检测验证.实验结果表明系统可实现偏振态的检测和偏振光波变化轨迹的追踪,其中Stokes参量检测误差为2.84%,偏振度检测误差为1.19%,偏振检测精度较高且系统稳定.     

偏振奇偶相干态中光场的偏振特性

利用量子光学中表示量子化光场偏振特性的Stokes算符,讨论了偏振奇偶相干态的偏振特性,研究了在此光场中Stokes参量的涨落及其压缩特性和光场的偏振度.结果表明,在适当的参量与较小的光强下,光场的Stokes参量将出现压缩.随着光强增强,压缩减弱.由于光场的量子化,偏振度永远小于1,且与光强有关.即在量子光学中,不存在完全偏振光,只有在很强的光下,才接近于完全偏振光.     

基于扭转向列型液晶的Stokes矢量测量

光线的Stokes矢量包含完整的偏振信息,Stokes矢量的测量在偏振成像技术中具有重要意义。传统测量方式一般采用手动旋转偏振片的方法,测量效率低,不能实时检测。该文提出了一种基于扭转向列型(TN)液晶的快速测量方法,用已知偏振光对测量装置标定后,可以得到TN液晶和固定偏振片组合的Mueller矩阵的第1行参量,再对TN液晶施加不同的电压,对入射光线进行测量,可以得出入射光线的Stokes矢量。采用通过测量入射光入射角的实验方法验证Stokes矢量测量的准确性,测量入射角10°~70°,每隔10°测量一次,得到结果分别为8.54°、18.47°、27.09°、38.93°、47.86°、60.27°、70.89°,可见该方法最终测量精度与旋转偏振片法相似。     

非简并偏振纠缠源用于光纤量子通信

报道了一个基于自发参量下转换(SPDC)的偏振纠缠实验.采用两块BBO晶体粘合的方法,利用SPDC过程制备810和1 550 nm的偏振纠缠光子对源.用单模光纤耦合来收集参量光子对,在产生的纠缠态中,两光子符合计数为200 cps(每秒钟计数).为了验证产生的纠缠态,利用两个偏振分析器系统测量纠缠相关度,其中,干涉可见度约为90%.     

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.     

偏振光器件作用效果的Poincare球表示

为更加形象直观地描述全偏光通过偏振光器件后的变换规律,以表示全偏光的Stokes矢量和表示偏振光器件的Mueller矩阵为基础,推导出了入射全偏光分别通过线偏器、旋光器和延迟器（波片）后的Stokes矢量,通过比较入射光偏振态和出射光偏振态在Poincare球上的位置关系,分析了前后偏振态的变换规律,结合数学表示和几何表示在Poincare球上清晰明确地表示出了偏振光器件的作用效果.     

用Stokes子空间单位球表示光的偏振态

由Stokes矢量构成Stokes空间 ,借助数学工具 ,类比布卡尔球对光的偏振态的表述 ,用Stokes子空间单位球表示光的偏振态 .     

斯托克斯参数的测量

光的偏振态往往与光源内在的各向异性相联系,在喇曼光谱、固体表面散射等研究中,测定光的偏振态可以给我们一些重要的信息;在束箔光谱学中,通过测定激发原子光辐射的偏振态,可以探求原子的排列和极化.我们用波片和线偏振器组成的系统测量偏振参数,并采用傅立叶变换,实验精度平均优于±0.005.目前,斯托克斯参数已是常用的描述偏振光的参量,它可以用实验方法予以精确测     

利用偏振态法测量光纤偏振效应

在庞加莱球的基础上,对原来偏振模色散的测量方法进行了理论分析,研究表明,一阶偏振模色散测量的误差影响二阶偏振模色散的测量.通过推导,提出了利用偏振态测量二阶偏振模色散的方法.此外,基于具有偏振相关损失和双折射的密勒矩阵洛伦兹变化特性,推导出利用偏振态测量偏振相关损失的简化方法,证实了测量偏振相关损失取决于密勒矩阵的第一列元素,该方法对于偏振相关损失的测量只需要2个输人偏振态,因此具有测量速度快和测量误差小的优点.实验的测量结果证实了利用偏振态测量2种光纤偏振效应的可靠性.     

基于迈克尔逊干涉仪的双线偏振光干涉实验设计

给出了双线偏振光干涉的理论分析,获得了双线偏振光干涉图样上可见度与其偏振平面夹角的函数关系.在迈克尔逊干涉仪光路的基础上加上了偏振片,实现了双线偏振光的干涉.通过调整偏振片的透振方向,从而获得了偏振平面不同夹角下的干涉图样,并使用CCD成像技术记录了干涉图样,将理论与实验结果进行了对比分析,分析结果表明：理论预言在定性上获得了实验支持.     

光纤光栅中双折射致偏振相关特性

为了研究光纤光栅在横向压力作用下的双折射效应,讨论了光纤光栅中双折射所致的透射特性以及偏振相关特性的变化。通过仿真分析了起偏角对传输特性的影响,研究了双折射效应引起的光纤光栅偏振相关特性。利用传输矩阵法,仿真分析了光栅的参数、结构类型、光纤本征双折射和光栅中光致双折射对偏振相关损耗的影响,并利用邦加球分析了经光栅双折射作用的透射光偏振态的变化。结果表明,双折射的大小和偏振相关损耗以及第一斯托克斯参量之间存在单调递增关系。此结论为利用光纤光栅的偏振特性进行弱压力传感测量提供了基础。     

庞加莱球的光纤应力测量

推导用斯托克斯参数表示的光纤应力计算公式．指出在一个无损耗单元内,从一个偏振态到另一个偏振态的任何变化,都对应着庞加莱球相对于直径的一个旋转．如果令球的半径为R=k(相位应力系数),则压应力F可用球与S2OS3平面相交圆上的一段大圆弧表示．当入射光为线偏振光时,若单模光纤无固有双折射,则F=k[tg^-1(S3/S2)];若单模光纤存在固有双折射,可将固有双折射看成-初始附加压力Fo的作用结果．给出斯托克斯参数测量值和光纤应力计算值．并比较实际外加应力．结果与实际情况相符。     

Orthogonally linear polarized lasers(Ⅰ)--principle and devices

Two kinds of orthogonally polarized lasers, i.e. Zeeman dual-frequency lasers and four-frequency ring lasers (laser gyros) have been developed since the invention of lasers, in which circularly polarized lights oscillate. This paper summarizes recent progress of the study on orthogonally linear polarized lasers with the standing wave cavity. Firstly, the expression of producing orthogonally linear polarized lights in standing wave cavity, i.e. laser frequency splitting, is given. Almost all the birefringence effects made in laser cavity are used to produce orthogonally linear polarized lights. The effect includes quartz crystal birefringence effect, calcite birefringence effect,stress (photo-elastic) birefringence effect and electro-optical birefringence effect. Secondly, several physical phenomena of orthogonally linear polarized lasers are discovered such as aberrance of frequency splitting curves caused by optical activity of quartz crystal, order-passing of longitudinal modes with frequency splitting and strong modes competition. Finally, because the traditional Zeeman dual frequency laser cannot output frequency difference larger than 3 MHz, the approaches of obtaining larger frequency difference are studied. The sequential results, several kinds of orthogonally polarized lasers, are described, such as birefringence dual frequency lasers outputting a frequency difference from 40 MHz to hundreds of megahertz, birefringence-Zeeman dual frequency lasers outputting a frequency difference from 1 MHz to hundreds of megahertz, the LD pumped YAG birefringence dual frequency laser outputting frequency difference of several gigahertz, and the lasers whose longitudinal mode spacing is c/4L instead of c/2L.     

双扫描镜空间成像系统偏振特性分析

光线非垂直入射到光学界面时会产生偏振效应,且偏振效应随着入射角度的增加显著增强。双扫描镜空间成像系统具有宽光谱、大入射角、大孔径的特点,因此具有较大的偏振灵敏度。由于光电探测器的转化效率对偏振光而言不是各向同性的,而且有时差别很大,为保障光学系统探测灵敏度必须限定光学系统偏振灵敏度。采用斯托克斯矢量和穆勒矩阵的偏振表示方法,推导得出入射角度与双扫描空间成像系统偏振灵敏度之间的数学关系。通过对薄膜设计参数进行一定的工艺修正得出各个光学元件偏振数据,进而得出整个双扫描成像系统的偏振灵敏度。分析结果表明,在可见光波段双扫描成像系统的偏振灵敏度在0.5%左右;在红外波段双扫描空间成像系统偏振影响很小。     

自适应控制用于机器人伺服驱动

本文提出一种适用于机器人关节驱动的无刷直流电动机自适应位置伺服控制系统.提出的方法基于双自适应控制环的设计,能迅速抑制由于参数变化和扰动所引起的状态误差.在实验系统中,采用以8031单片机控制系统和功率MOSFET逆变器组成的无刷直流电机伺服系统,试验证明所提出的方法对于提高系统的鲁棒性是有效的.     

Orthogonally linear polarized lasers (I) — principle and devices

Two kinds of orthogonally polarized lasers, i.e. Zeeman dual-frequency lasers and four-frequency ring lasers (laser gyros) have been developed since the invention of lasers, in which circularly polarized lights oscillate. This paper summarizes recent progress of the study on orthogonally linear polarized lasers with the standing wave cavity. Firstly, the expression of producing orthogonally linear polarized lights in standing wave cavity, i.e. laser frequency splitting, is given. Almost all the birefringence effects made in laser cavity are used to produce orthogonally linear polarized lights. The effect includes quartz crystal birefringence effect, calcite birefringence effect, stress (photo-elastic) birefringence effect and electro-optical birefringence effect. Secondly, several physical phenomena of orthogonally linear polarized lasers are discovered such as aberrance of frequency splitting curves caused by optical activity of quartz crystal, order-passing of longitudinal modes with frequency splitting and strong modes competition. Finally, because the traditional Zeeman dual frequency laser cannot output frequency difference larger than 3 MHz, the approaches of obtaining larger frequency difference are studied. The sequential results, several kinds of orthogonally polarized lasers, are described, such as birefringence dual frequency lasers outputting a frequency difference from 40 MHz to hundreds of megahertz, birefringence-Zeeman dual frequency lasers outputting a frequency difference from 1 MHz to hundreds of megahertz, the LD pumped YAG birefringence dual frequency laser outputting frequency difference of several gigahertz, and the lasers whose longitudinal mode spacing is c4L instead of c2L.     

利用光电磁理论第二基本方程对晶体双折射现象的理论研究

给出了一种证明晶体双折射的方法,并求得单色平面电磁波在中级晶体中的偏振态。     

磁场调制下液晶指向矢偏转特性的研究

液晶具有独特的物理化学特性,体现电、磁各向异性,且光学上类似单轴晶体。当对液晶体系施加磁场,液晶指向矢将随着磁场的大小而发生偏转。利用液晶连续体弹性理论模型,研究了沿面排列的向列相液晶分子在外磁场作用下的光学调制效应,通过差分法数值模拟液晶分子指向矢的偏转特性,并对液晶磁致双折射效应进行了分析研究,为更好地研究液晶型偏振光调制器提供理论基础。     

具有不确定测量的非线性随机退化系统剩余寿命预测

提出了一类同时考虑不确定测量和非线性随机退化的退化建模方法,通过Kalman滤波技术对受不确定测量影响的潜在退化状态进行实时估计;基于此,通过首达时间的概念得到了同时考虑退化非线性特征、退化状态不确定性及测量不确定性的剩余寿命分布;此外,提出了一种基于极大似然方法的退化模型参数估计方法,并通过陀螺仪的退化测量数据验证了所提方法可以提高剩余寿命估计的准确性.