反射张量在射线追踪法中的应用

针对射线追踪法(shooting and bouncing ray, SBR)中反射路径计算,提出了采用反射张量表示单次和多次反射作用的方法,并进行了详细推导。对于同一反射路径,射线方向、极化方向的变化可以用同一个张量与原方向的点积表示。通过分析张量的运算,研究了单站情形不同极化下射线追踪法计算结果。算例表明,反射张量表示方法用于射线追踪法正确、有效,可方便地对各种构型的散射目标进行分析研究。     

基于CALIPSO和转动拉曼-米散射激光雷达研究北京地区大气气溶胶特性

为提高大气气溶胶参数反演结果的准确性,结合实验室研制的转动拉曼-米散射激光雷达和NASA的CALIPSO,仅用2个激光雷达的弹性后向散射信号,无需对激光雷达比进行假设,反演出了2012年春季北京上空晴天、雨后、阴霾天气的气溶胶光学参数的垂直分布. 结果表明:此方法可有效地获取气溶胶消光系数和后向散射系数的垂直分布;气溶胶的消光系数值在阴霾天气最高,晴天次之,雨后最低.      

光学传感三维面形的测量方法探索

用投影式相移技术对被测面条纹进行计算机相移法的自动处理,设计实验光路,对被测面条纹进行图像采集,通过标定以及软件处理进行三维重建,可以观察到图像的三维结构,着力培养大学生的在实验中遇到问题的解决能力,对培养大学生创新实践能力具有重要意义。     

Optical turbulence profiling with single star SCIDAR technique

In order to characterize optical turbulence, we have developed a single star SCIDAR （SSS） for measurement of the distribution of Cn^2 with height. The SSS consists of a 40 cm telescope and a CCD camera for fast sampling of stellar scintillation pattern. Spatio- temporal auto and cross-correlation functions of the single star images are computed, providing vertical profiles of optical turbulence intensity C2（h） and wind speed V（h）. Using this new SSS experiment, profiles of turbulence can be obtained from the ground to the top of atmosphere, allowing the determination of seeing, isoplanatic angle and coherence time. Detailed characteristics of atmospheric optical turbulence are important for active and passive imaging, astronomical site testing, adaptive optics, laser communications, target tracking and designation, and laser beam control. We plan to improve the robotization of the SSS to be able to use it routinely even under harsh weather and altitude conditions that we expect to encounter on the high Tibetan plateau or at Dome A in Antarctica. SSS will also be applied for the site testing campaign of the future Chinese extremely large telescope.     

增光子相干态光场与二能级原子相互作用中的含时维格纳函数

利用相互作用表象中增光子相干态光场与二能级原子作用的系统动力学波函数,通过约化密度算符和维格纳函数福克基矢展开技术得到描述光场随时间演化的含时维格纳函数,并用数值模拟分析该维格纳函数随时间演化及随光场振幅变化的特点.模拟结果显示,在随时间演化时,维格纳函数的负值性在单光子过程中不具周期性,在双光子过程中具有周期性;在随光场振幅变化时,维格纳函数的负值性随光场振幅的增强而逐渐减弱,光场的非经典特性逐渐趋近于经典特性.     

介质的增益和损耗作用对2MQES光场Y压缩的影响

构造了在增益介质和吸收损耗介质中沿Z方向传播强度相等的2MQES(Two state-superposition multimode quantum entanglement state,2MQES)光场.利用多模压缩态理论,对2MQES光场的广义非线性等幂次N次方Y压缩特性进行了研究,并对介质增益和吸收损耗作用对2MQES光场的广义非线性等幂次N次方Y压缩效应的影响进行了详细探讨.结果表明,介质为增益介质时,增益系数αj＞0, 2MQES光场的广义电场分量和广义磁场分量呈现出N次方Y压缩效应.αj增大,压缩幅度和压缩强度减小;介质为吸收介质时,增益系数αj＜0,此时,2MQES光场的广义电场分量和广义磁场分量也呈现出N次方Y压缩效应,但|αj|增大,压缩幅度和压缩强度也随之增大,且吸收越强,压缩幅度和压缩强度越大.这表明吸收介质对压缩更为有利.     

信息光学实验课程教学模式探索

根据当前高校实验类课程的教学状况,并结合信息光学理论难度大、公式繁杂的特点,以提高学生的独立实验能力和创新性思维模式为目的,讨论了信息光学实验课程的改革思路,提出了逆序-引导式授课模式和3步走的分层次教学内容体系的改革措施,同时强调考核方式的合理化改进,对有效提升实践类课程的教学效果进行了有益探索。     

不同战场环境下超低空导弹目标抗多径方法

多径干扰是影响超低空探测的主要因素,针对防空导弹对超低空导弹目标探测问题,研究了不同战场环境下的抗多径方法。采用物理光学法与等效电磁流混合方法(PO+MEC)快速获取导弹目标的电磁散射特性,结合传统的四路径模型,并引入导引头天线方向图对其进行修正,提取出不同战场环境下超低空导弹目标的多径干扰。仿真结果表明,不同的战场环境对应着不同的布儒斯特角,混凝土、半干地、干地和湿地环境下所对应的布儒斯特角分别为30°、26.5°、21.5°和10.5°;当导引头采用VV极化方式以布儒斯特角下视探测超低空导弹目标时,多径干扰达到极小水平,所接收信号的信干比达到极大水平,此时导引头对于超低空导弹目标的探测能力最强,目标回波最为明显。仿真结果对于防空导弹弹道优化具有借鉴意义,为超低空对抗打下基础。     

基于帧选择和极大似然估计的自适应光学图像多帧联合去卷积算法

为提高自适应光学(AO)图像的空间分辨率,提出一种基于帧选择和极大似然估计的AO图像多帧联合去卷积算法.该算法基于极大似然估计,根据图像的高斯噪声模型建立多帧AO图像的联合对数似然函数.首先对观测的多帧AO图像进行帧选择,遴选高质量的降质图像;然后结合观测条件和AO系统特性,推导点扩散函数估计模型;最后建立迭代求解公式,得到多帧AO图像联合去卷积方法.实验结果表明,与基于期望值最大化的Richardson-Lucy算法(Richardson-Lucy EM算法)和基于合并惩罚函数的自适应应图像复原算法(CPF-Adaptive算法)相比,该算法的峰值信噪比分别提高9%和5%,Laplace梯度模分别提高11%和8%,且得到了较清晰的目标图像.     

非线性Jaynes-Cummings模型相干场光子统计特性

研究了相干态光场和原子的相互作用,在这一过程中光场展现出反聚束和光子亚泊松分布现象。着重分析了相干态光场在此作用过程中所展现出的光子统计特性。可以看出相干态光场的平均光子数和多光子跃迁对光场非经典性质有强烈地影响。