基于平面镜多次异面反射调制激光偏振的理论设计

激光是通过系统传播的光子受激发射放大光而产生,激光以其高亮度、高单色性、高方向性和高相干性等特点,在通信、材料处理、图像记录、医学、数据存储和国防等方面做出了重大贡献.偏振是一种最重要的光学调制,常常用于现代激光技术、成像系统、光信息处理等领域.激光偏振调制是利用光学元器件对激光的偏振态和偏振方向进行调整和改变.激光偏振调制广泛应用在光波导、大地通信、光栅光学光刻等技术方面,目前常见的调制激光偏振的方法是使用偏振片或半波片进行调制,但使用偏振片调制激光偏振时存在严重的光强衰减,激光的利用率大大降低;而使用半波片调制激光偏振时,每一种型号的半波片对应一个光波波长.可见光波段的半波片比较常见,型号种类也较为丰富,但紫外光波段的半波片还比较稀少,且半波片的价格也十分昂贵,这些都导致了传统调制激光偏振方法存在诸如价格高、利用率低、工作范围小等不足.也有一些科研工作者利用光栅镜或复杂的理论论证,提高激光光源的偏振度,但这些方法相对较复杂,对工艺要求高.本文理论设计了一种基于平面镜多次异面反射的激光偏振调制装置,实现对激光偏振方向的成功调制.利用平面镜多次异面反射改变激光的偏振方向,从而实现对激光偏振方向从TE偏振到TM偏振以及从TE偏振到TE偏振的成功调制.该装置具有宽光波段工作、成本低廉等优势.     

简易偏振成像系统及应用

由偏振图像获取的偏振信息可用于图像增强与场景检测,近年来受到科研界与工业界的广泛关注.传统的偏振图像捕捉方法主要是通过旋转彩色相机前摆放的偏振片来采集多个偏振角度的图像或者使用偏振相机捕捉图像.前者只适合采集静态场景且手动换偏振片时容易造成相机镜头的抖动而无法对齐各个偏振角的图像,后者,即特制的偏振相机,由于制作工艺复杂,因此价格高昂.偏振图像采集设备制约了该领域的研究与发展.基于上述原因,搭建了由4个普通彩色相机组成的廉价偏振相机系统,该系统在4个相机前分别前置4个偏振角度的偏振片,即0°、45°、90°、135°,并固定在特制的相机架上,用以保证系统中相机之间的相对位置不变.四相机组成同步电路连接到电脑,利用软件控制同步采集场景偏振图像,减少人工触碰相机引起的误差.为了对齐不同偏振角度的图像获取场景偏振信息,采用多分辨率变分光流方法,利用梯度恒常模型对光照不敏感的特性,计算视图间的密集流场,利用斯托克斯矢量求解场景图像的偏振信息,最后,为了测量提出系统的性能,给出了该偏振系统的一种应用——低曝光图像增强,与传统彩色图像增强相比,在场景极暗处,偏振图像可以区分物体与背景,恢复图像细节,取得了更好的恢复效果.     

2DPSK和4DPSK系统的色散比较

研究了不归零2DPSK和4DPSK系统的色度色散（CD）和一阶偏振模色散（PMD）.综合放大器噪声、脉冲波形和光/电滤波器,以及系统存在的彩色色散和一阶偏振模式色散等因素,建立了DPSK系统模型,仿真计算了线性传输系统的光功率损耗,结果表明, 4DPSK系统的色度色散和一阶偏振模色散的功率损耗比2DPSK系统更低.     

新型负系数微波光子带通滤波器设计

提出了一种基于偏振调制的负系数带通微波光子滤波器结构,克服了正抽头系数低通滤波的限制,并对所提结构的可行性进行了详细的理论分析和仿真实验验证.系统利用偏振调制器特殊的相位调制特性,通过控制抽头光信号的偏振态,实现了相位调制到强度调制的转换,实现了2抽头的正、负系数带通滤波器.调节PC2和PC3,当上下2路抽头光信号的偏振态方向满足θ1=π-θ2时,实现了负系数带通滤波器;当满足θ1=θ2时,实现的是正抽头的低通滤波器.     

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.     

基于偏振方向统计特性的目标背景差异特征分析

针对目前使用偏振参量图像分析目标背景差异的传统方法未充分考虑光作用物体后产生独特的偏振属性问题,提出一种基于偏振方向特征统计特性的目标背景差异特征分析方法,从一种新的偏振方向信息分析目标背景差异.首先,通过提取偏振角图像中的偏振方向信息构建偏振方向矢量图像,解决了由于噪声较多导致的偏振角图像无法有效直接利用的问题;其次,分别对4种偏振方向强度图像进行正交差分计算,得到偏振正交差分分量图像,并补充偏振方向周围±α偏振角度强度图像信息,得到偏振方向统计图像,通过提取出4种偏振方向的3种偏振特征图像,解决了传统偏振参量图像复杂背景下目标不突出的问题.实验结果表明,不同材质的物体具有不同的偏振方向,而通过提取偏振方向信息获取的偏振方向特征图像能更清晰地辨别复杂背景中的目标.客观评价指标表明,在偏振方向矢量图像中,目标区域的偏振方向朝向所对应的偏振方向特征图像,表达目标的信息更丰富,与其他偏振方向所对应的偏振方向特征图像相比,更能突出目标的特征.因此,通过偏振矢量图像可以快速提取出目标特征突出的偏振特征图像.     

G.652与G.655光纤在未来传输网上的应用

新一代光纤应具有所需的色散值和低色散斜率、大有效面积、低的偏振模色散,以克服光纤带来的色散限制和非线性效应问题。真正可以用于骨干网乃至城域等应用的光纤只有G.652和G.655光纤两种。     

光纤拉曼放大器在单芯反馈式结构中的偏振相关性研究

本文围绕光纤拉曼放大器的偏振敏感性展开研究，从已有的拉曼放大器传输理论入手，基于拉曼增益系数和偏振相关系数，引入椭圆偏振光的椭圆率角和椭圆长轴方位角评判偏振态变化量，定义了基于拉曼开关增益的偏振相关增益波动系数评判拉曼偏振相关增益，然后分析了在单向泵浦和单芯反馈式结构中应用拉曼放大器前后的输出光偏振态变化情况，得到单芯反馈式结构中的工作光输出偏振态几乎不会发生改变的推论，并设计相关实验予以证明。实验结果证实了在单芯反馈式结构中工作光的输出偏振态基本不受拉曼增益影响，且工作光增益受偏振影响显著低于单向泵浦，即单芯反馈式结构中的拉曼增益对偏振敏感性低，增益更稳定。     

基于偏振成像的目标识别技术研究

提出了一种基于偏振特征的目标识别技术.实验采用He-Ne激光作为照明光源,根据目标散射光偏振度的差异,利用DSP图像采集系统获取了目标的偏振图像,并编写程序计算了图像的灰度值.结果显示:偏振成像技术可以提高目标成像的对比度和分辨率;相对于退偏振强的目标,退偏振弱的目标图像亮度变化明显.所以偏振成像技术可以有效地提高目标探测和识别效率.     

Fermi Blazar天体的射电偏振研究

由于Blazar天体的高光度、高偏振、高红移等极端性特点,对Blazar天体的研究已成为现代天体物理学研究中最活跃的一个分支。本文选取了1744个射电源的坐标、红移、峰值频率、流量等参量,并使用matlab软件进行了数据分析。结论如下:BL Lac天体偏振分布跨度、偏振度的平均值与中值均比FSRQ和BCU的大。其中,BL Lac天体的偏振度的平均值和中值最大,FSRQ次之,BCU以及其他类型的最小;Fermi Blazar天体在不同尺度巡天中射电偏振的偏振角之间没有相关性;BL Lac天体与FSRQ的射电偏振之间具有一定的相关性,BCU和其他类别的Fermi Blazar天体的射电偏振之间没有相关性;在不同尺度的Fermi Blazar天体巡天中,同步辐射峰值频率低的天体,其射电偏振高,而同步辐射峰值频率高的天体,其射电偏振低。