金属目标表面的反射激光偏振特性

 针对目前激光近程探测时仅利用漫反射回波强度信息抗干扰能力差的问题,提出基于激光偏振特性的目标探测方法,对金属目标表面的激光偏振特性进行了分析,给出了偏振反射的模型,并对典型金属目标的表面偏振反射特性进行了仿真.通过对反射光Stokes矢量的分析表明,线偏振光或圆偏振光经过金属表面反射后变为椭圆偏振光,其椭圆度和方位角随金属材质的不同而呈现不同的变化规律,将反射的偏振特性作为区分不同材料目标的依据,可提高探测系统的抗干扰性能.     

粗糙表面反射辐射偏振特性研究

为分析和研究粗糙表面反射辐射偏振特性及在目标表面二维空间的分布状况,基于偏振双向反射分布函数模型,推导出了粗糙表面反射辐射偏振度的一般表达式.针对不同材料涂层表面,综合考虑了表面漫反射和镜面反射,对偏振度进行了计算,分析了不同材料折射率及粗糙度下偏振度的分布.计算结果与实际测量数据基本吻合,为实际测量提供一定的理论指导.     

激光功率密度对超热电子发射方向的影响

超短脉冲强激光与固体靶相互作用后会产生高能超热电子, 就超热电子对激光功率密度的依赖关系进行了研究. 实验结果发现, 在非相对论光强下超热电子的发射方向主要在激光的偏振面内, 并且在较低光强时超热电子的发射方向接近激光的偏振方向, 随着光强的增加, 在接近激光光轴的方向上的超热电子数目逐渐增多; 在相对论光强时超热电子的发射方向偏离偏振面而转向激光的反射方向.     

红外偏振效应特性分析

偏振效应是光波重要的特性,对偏振信息进行测量作为一种新型的探测手段,可以获取探测物的额外信息,是对传统红外遥感和探测手段的有力补充,目前已成为一研究热点。本文通过建立理论仿真模型,对红外辐射产生偏振效应的机理进行初步分析,分析了红外辐射(包括自发辐射和反射辐射)偏振效应的一些典型特性,重点分析了观测角度、材质(折射率)、表面状态以及温度等因素对目标的红外偏振效应特性的影响情况。通过搭建的红外偏振信息测量系统获取红外偏振数据,进行了一系列的验证性实验,结合对实验数据的分析,总结得出相关结论。     

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.     

打破圆偏振光纤环形腔激光陀螺中闭锁的新方法

利用琼斯矩阵方法,证明了在光纤圆偏振激光陀螺系统中引入法拉第磁光介质后,双向激光的偏振态依然是正交圆偏振态,仅仅引入了非互易相位;得到了引入非互易相位后,陀螺的两束激光频差和陀螺转速动态关系的解析表达式;给出了需引入的最小非互易相位与后向散射耦合系数之间的关系表达式.分析表明,引入法拉第磁光介质后,既保持了对空间烧孔效应的抑制,又避免了由后向散射引起的闭锁效应,从而为无闭锁光纤环形腔激光陀螺的实现提供了新的理论方法.     

四面体光学棱镜

讨论了四面体光学棱镜(包括立方体角锥棱镜)的几何光学特性和光偏振特性，给出了四面体光学棱镜内空间走向光线的传播和反射规律；叙述和证明了立方体角锥棱镜的光学不失调特性和光偏振特性．设计了两组由四面体光学棱镜构造的单块非平面单向行波环形激光谐振腔，分别用于LD泵浦产生1．064μm和1．319μm两个波长的单频固体激光．给出了谐振腔的设计方法和实验结果．     

关于胆甾相液晶选择反射特性的探讨

本文讨论了胆甾相液晶因分子排列的螺旋结构而具有的选择反射的光学特性,利用布喇格反射条件和电偶极子辐射模型,分别导出胆甾相液晶在反射时对入射光的波长和偏振状态的选择条件。     

线偏振光在非均匀折射率光学介质层界面上的反射

讨论了线偏振光从非均匀光学介质层上下两表面反射出两束光迭加后导致偏振态的变化，特别以射后偏振态为圆偏振光的条件，并给予初步实验证实。     

飞秒脉冲在双折射光子晶体光纤正常色散区传输时色散波的产生机理及控制

利用自行研制的双折射光子晶体光纤（PCF）进行了30fs脉冲传输实验,首次发现入射脉冲的中心波长位于PCF的正常色散区也可以产生显著的蓝移辐射,蓝移辐射的特征与入射脉冲的偏振化方向有关,入射脉冲沿PCF的慢轴偏振时蓝移辐射中出现了明显的双峰结构,随着初始入射脉冲中心波长的增大蓝移辐射中双峰之间的波长差增大,利用色散波与入射脉冲的相位匹配解释了蓝移辐射产生。当入射脉冲偏振化方向与PCF的X轴夹角45°时,两偏振模之间的交叉相位调制和相干耦合会导致脉冲俘获,使得蓝移辐射向短波方向的移动受到抑制。通过相位匹配条件和入射脉冲偏振化方向的调节可以有效地控制双折射PCF中正常色散区蓝移辐射的产生。     

界面反射偏振像差分析

迄今为止的光学设计中,一般认为在同一光波面上,光束具有相同的振幅和偏振状志.事实上,光束经过许多光学元件后,偏振状态会发生变化,特别是由于入射角和光程不同,导致出射光波面上偏振分布不再均匀,形成偏振像差.本文主要就轴上物点发出的光束经过界面反射后的偏振像差进行了分析.     

激光辐照镀铬钢合金化工艺与性能研究

用大功率CO_2 激光器对镀铬 30CrMnSi 钢表面连续搭接式辐照处理,达到了在高含铬量的合金层和镀层与基体界面间获得高含铬量熔渗层两种不同的冶金效果,并实现镀层与基体间冶金结合。对比研究辐照前后耐磨性、阳极极化特性以及盐雾条件下的腐蚀行为,结果表明:激光辐照后耐磨性提高近一倍;激光合金化层耐蚀性明显提高;而熔渗工艺条件的电化学特性与原镀层相当,但原镀层穴蚀和龟裂的倾向得到克服,结合强度得到提高。     

Sensitivity analysis of single-angle polarization reflectance observed by satellite

Two channels of the Cloud Aerosol Polarimetric Imager, onboard the TanSat-Chinese carbon dioxide observation satellite, are designed to detect the polarization state of radiation reflected by the earth-atmosphere system in a single-viewing angle. Aiming to understand how the earth and atmospheric parameters affect the polarization state of radiation, we conduct a sensitivity analysis of the polarized reflectance at the top of atmosphere （TOA） with respect to the aerosol microphysical parameters, atmo- spheric profiles, and surface polarization properties. It is found that （1） the TOA polarization reflectance at 0.66 μm is most sensitive to the real part of the aerosol complex refractive index, the mean radius of the fine mode aerosol particles, as well as atmospheric pressure and temperature profiles; （2） the TOA polarization reflectance at 1.64 μm is sensitive to the volume ratio between the coarse mode and fine mode particles as well, but it is not sensitive to atmospheric profiles; and （3） surface polarization properties have a relatively weak influence on the TOA polarization reflectance at both 0.66 and 1.64 μm.     

可编程超表面实现双极化独立多波束反射阵天线设计

多波束反射阵天线因其制备简单、成本低、波束调控灵活等优势而备受关注。基于极化复用的可编程超表面提出了一种双极化通道独立波束动态调控的多波束反射阵天线设计方法,并结合方向图快速计算与优化算法,实现了快速的编码序列优化与方向图预测。理论分析与全波仿真分析结果显示,反射阵天线在双极化通道下具有良好的辐射性能,主瓣辐射方向与理论计算结果一致。作为实验验证,加工了实物样件并在标准微波暗室中进行了测试。测试结果与仿真分析结果吻合良好,证明独立波束调控的双极化反射阵天线具有多通道电磁波辐射能力,有望应用于无线通信与多目标雷达系统中。     

聚合物极化的非马尔可夫过程

聚合物极化是典型的非马尔可夫过程，其中存在极化强度等于零而与温度或时间均无关的原始态．由此以后经历的过程，只要温度不太高而电场不太强，体系的热平衡极化性质确定并和弱场有线性关系而同以前的历史无关，但必须计及由原始态起的全过程的记忆效应．聚合物的动态极化性质，只能在全过程中以经历过的不同热平衡态隔开的每个片段中分别研究，不同片段的动态过程可以有完全不同的规律．给出了研究非马尔可夫过程的实验和理论方法实例     

激光雷达中含时截面引起的时差和成像失真研究

基于激光辐射理论,推导了单像素激光脉冲测距中与时间相关的激光反射横截面关系式. 在高斯基模强度分布、高斯时间分布及平面反射的近似条件下,研究了含时截面引起的反射脉冲形变及时间测量时差,给出了误差的解析解. 针对脉冲测距的激光成像雷达,对时差导致的图像失真,给出了相应的仿真结果. 结果表明,时差随激光脚印面积和反射倾角增加而增加,随激光脉宽的增加而减小,其带来的成像失真变现为图像形变和方向性差异两种典型现象.      

季节性冻土表层水分与偏振反射的关系

季节性冻土是存在于寒温带气候条件下的典型土壤形态。在季节性冻土中,水是以冰晶的形式存在的。一定含水量的季节性冻土表现为非朗伯特性,这就会导致季节性冻土表面的反射光中包含偏振信息。以黑土为例,通过对季节性冻土的线偏振度的测量,建立其含水量与偏振度之间的函数关系,并确定季节性冻土表现为非朗伯体含水量临界值。该临界值的确定对季节性冻土圈含水量的预测以及季节性冻土融化过程产生的水量计算提供了可靠的研究方法。     

偏振耦合实现分布反馈光纤激光保偏输出

提出了一种通过偏振模式耦合方式实现分布反馈光纤激光器保偏输出的方法,分布反馈光纤激光器是由刻写在有源光纤上的相移光栅构成的一种窄线宽光源。由于侧面紫外曝光过程造成的光纤极化,这种光纤光栅激光具有线偏振特性,但光路结构一般是由单模光纤构成,因此激光的线偏振特性无法保持。通过监测激光偏振耦合输出功率,可以间接识别激光线偏振方向,将激光线偏振方向和保偏尾纤二次耦合熔接,可以实现窄线宽分布反馈光纤激光的保偏输出。实验得到了偏振消光比大于30 dB,输出稳定线偏振光的分布反馈光纤激光器,且激光效率、线宽、噪声等较原始单模输出时均未发生明显变化。     

光学外差法检测超光滑表面粗糙度

随着加工技术的发展,超光滑表面粗糙度的测量变得越来越重要．讨论了一种利用光学外差法检测超光滑表面粗糙度测量系统,采用Ｚｅｅｍａｎ效应激光管得到差频光束,提出了新的优化测量光路．该光路仅使用一个半波片改变一路光束的偏振态,不仅克服了以前广泛使用的类似测量系统中光路具有可逆性的缺陷,保证了系统的稳定性,且同时使接收端光束的偏振态方向一致,使干涉信号可见度最大,提高了系统的信噪比和测量精度．采用两光束同心聚焦扫描方法可实现表面粗糙度的绝对测量．光路结构简单,实用性强．通过样品测量研究了本系统的测量稳定性和测量精度．结果表明,系统对表面粗糙度测量精度均方根值小于１ｎｍ．