基于可调剪切干涉曝光方法的大口径液晶偏振光栅制备

为了解决传统偏振全息干涉方法受限于过长的光路难以制备长周期的大口径液晶偏振光栅的问题,提出了基于液晶偏振光栅模板的可调剪切干涉曝光方法,并通过理论分析了制备偏振光栅的周期随模板方位角及沿光轴轴向位置的变化。利用小口径高效液晶偏振光栅作为模板搭建可调剪切干涉曝光光路,并基于此制备了数十微米周期的200 mm口径液晶偏振光栅,平均衍射效率达到99%以上,平均周期约为59.86μm,周期分布不均匀性约为0.07%。实验结果表明,调剪切干涉曝光方法能够制备大口径的长周期偏振光栅,周期和效率分布均匀,还具备周期易于调节、结构紧凑和抗振动干扰强等优势。

用于高功率密度光束控制的光寻址光阀研制

为解决光寻址液晶光阀在高功率密度光束控制领域的应用限制,介绍一种可用于高功率密度激光系统的光寻址液晶光阀,该光阀开关比不低于140∶1,可在高于2300 W/cm^(2)的连续激光系统中正常工作。同时,所研制的光阀可在高重频吉瓦(GW)级功率密度的fs脉冲激光系统中正常工作,在该系统最大功率密度激光作用下,光阀未见明显温度变化,该脉冲激光系统最大平均功率密度超过300 W/cm^(2)。

可见光液晶光谱成像系统研究

利用向列相液晶材料的电控双折射效应，研制了刚于可见光波段光谱调谐的大口径液晶町调滤光片，透过光谱测试表明，该滤光片在可见光波段（420－700nm）以20nm光谱分辨率可实现连续调谐和任意波长选择。利用该滤光片搭建了一种小型光谱成像系统，并在实验室内对若于样品进行了测试，结果表明，该系统可同时实现高图像分辨率和高光谱分辨率光谱成像，具备高、超光谱分辨率光谱成像的应用潜力，在化物医学、环境保护和资源探测等领域具有较好的应用前景。

液晶光谱成像技术研究进展

液晶光谱成像技术是基于液晶可调滤光片的新型光谱成像技术。利用向列相液晶材料的电控双折射效应,液晶可调滤光片可在工作谱段内进行连续光谱调谐,实现光谱成像系统的小型化、多用途、实时控制。获取高空间分辨率和高光谱分辨率的光谱图像,是今后航天航空遥感的一个重要发展方向。结合液晶光谱成像技术的国内外研究进展,分析了其目前存在的主要问题,并提出了可能的解决途径。展望了液晶光谱成像技术的发展和应用前景。

双折射率色散效应对液晶可调光衰减器的影响

文章利用Jones矩阵方法计算和分析了双折射率色散效应对一种液晶可调光衰减器(VOA)衰减能力的影响。结果表明,当激光谱线宽度较窄时,双折射率色散效应将导致液晶VOA的光衰减能力大幅度减弱;反之,双折射率色散效应对液晶VOA光衰减能力的影响可以忽略,但液晶VOA本身的光衰减能力很低。因此,液晶VOA适用于较窄线宽的激光光源,在设计和使用时应充分考虑液晶双折射率色散效应对其光衰减能力的影响。

R—C光学系统在小角度范围内的离轴响应

利用线性响应的CCD系统测量了R-C（Ritchey-Chretien）光学系统在532nm CW光束辐照下．像面中心强度随光束入射角度的变化，通过数据处理得到了R—C光学系统在小角度范围的离轴响应曲线，对光学系统的杂光抑制能力进行了初步分析和判断。结果表明．当离轴角小于0．2°时，PST〉3．0×10^-4，在若干位置出现了峰值，杂光比较明显；当离轴角大于0．6°时，PST〈4．5×10^-4．曲线呈单调衰减趋势，光学系统对杂光有较强的抑制能力。

1.06μm连续激光辐照TiO_2/SiO_2/K_9薄膜元件温升规律研究

利用1.06μm连续激光在不同强度下辐照TiO2/SiO2/K9薄膜元件,实验中用红外热像仪测量激光辐照在TiO2/SiO2/K9元件表面引起的温升随时间的变化,通过数据处理,获得激光辐照区域最高温度随辐照时间的增加而增加。同时,给出材料温升随材料发射率的变化关系。并用程序模拟不同激光强度下薄膜温度场的分布,通过实验测量数据校正数值模拟计算结果,给出TiO2/SiO2/K9薄膜元件温度随激光辐照强度和辐照时间的变化规律。并且获得在薄膜厚度方向:薄膜表面温度最高,基底与薄膜接触处温度最低;沿径向:激光辐照中心温度最高,边沿温度最低。

近红外光谱成像系统在液体安检中的应用

易燃易爆液体的实时、远程和动态探测对于保障公共安全具有重要意义,在公安、民航和海关等领域应用前景广阔。研制了基于液晶可调滤光片的近红外光谱成像系统,通过波长优选算法大幅降低了光谱通道数,有效提高了扫描成像速度和数据处理速度,可实现对低速运动的液体危险品的远程和实时检测。利用该系统开展了不同环境下对易燃易爆液体的检测实验,结果表明该系统对静态目标检测精度为100%,对速度小于0.2m/s的运动目标检测精度高于95%。

液晶光学器件激光损伤研究

为了实现液晶光学器件在高功率固体脉冲激光装置上的应用,采用理论模拟和实验相结合的方法研究了液晶光学器件的激光损伤情况,建立了液晶光学器件激光损伤的物理模型,计算了一定入射激光能量密度下液晶光学器件的温度场分布和损伤情况,测量了液晶光学器件中聚酰亚胺薄膜和液晶材料的激光损伤阈值,得到了液晶光学器件的激光损伤机理和损伤阈值。结果表明,液晶光学器件的激光损伤主要源于组成液晶光学器件的聚酰亚胺薄膜和液晶材料因温度升高导致的破坏,通过液晶光学器件结构的合理设计和物理参量的选择可以提高其抗激光损伤能力。

低驱动电压的铌酸锂电光开关研究

为了降低电光开关的驱动电压,采用将铌酸锂晶体置于法布里-珀罗腔内的方法进行了实验研究,得到了电光开关透过特性随驱动电压的变化关系。结果表明,与采用正交偏振片的电光开关相比,法布里-珀罗电光开关的驱动电压大幅降低,由约2.1kV下降到约580V,产生光脉冲的上升沿明显缩短,由284μs减少至128μs。理论计算了法布里-珀罗电光开关透过特性随驱动电压的变化关系,计算结果与实验结果符合得较好。

一种低驱动电压的电光开关设计

介绍了一种基于法布里-珀罗标准具的电光开关,对开关的工作原理进行了分析,并对开关的结构进行了设计。以铌酸锂晶体为例,计算了开关透过特性随驱动电压、激光波长的变化规律。结果表明,在晶体参数相同的情况下,这种法布里-珀罗标准具开关与采用正交偏振片的电光开关相比,可以大幅降低电光晶体的驱动电压,同时还具有较好的选模能力。

LCTF机载高光谱相机光学系统设计

针对无人机载设备结构及重量受限的特点,基于液晶可调谐滤光器件,设计了一种用于无人机载的高光谱成像光学系统.系统拥有46个通道,工作光谱范围为可见光到近红外(0.45~0.9μm),光谱分辨率10nm,焦距81.25mm,相对孔径1/2.5,全视场角12°,最大畸变量不大于0.12%,在航高5 000m时,地面像元空间分辨率0.4m,地面幅宽1km×0.87km.系统采用液晶可调谐滤光器整体嵌入式设计,在无渐晕设计条件下,得到的光学系统成像质量优良,均方根最大弥散斑直径不超过5μm,成像器件极限分辨情况下的各视场调制传递函数值均不小于0.54.用Zemax的多重结构特性定义和热分析功能,模拟了系统成像质量,最终确定系统整体温控25℃±5℃、液晶可调谐滤光器件温控35℃±1℃的方案.在无人机升限范围内(3~6km),飞行速度引起的系统像移小于像元尺寸,无需对像移补偿.

偏振无关的可变纯相位延迟器研究

提出了一种由快轴保持正交方位放置的两片相同的液晶可变相位延迟器构成的可变纯相位延迟器结构设计。利用琼斯矩阵,从理论上推导了该结构在任意偏振光入射条件下,出射光偏振态与入射光偏振态保持一致。实验上,在两片液晶可变相位延迟器所加电压分别为1.55V和1.49V时,分别测量了入射光和出射光的偏振态,表征偏振态的入射光和出射光的Stokes参数基本一致。上述两者结果都表明,该结构具有较好的纯相位调制特性,并给出了控制电压在1~2.7V范围时的相位变化。

高光谱遥感图像的监督分类

图像分类是高光谱遥感图像分析与应用的重要手段。总结了目前用于高光谱图像监督分类的主要方法,包括最小距离法、最大似然法、神经元网络法和支持向量机法,分析了上述方法的特点,并探讨了高光谱遥感图像分类方法的发展趋势。

基于决策树的Landsat多光谱影像分类方法

构建了一种结合光谱特征和纹理特征的多光谱影像决策树分类方法。以Landsat-7影像作为试验数据,通过分析Landsat-7影像的光谱特征值及NDVI、NDWI和NDBI特征值,确定各类地物的综合阈值,同时运用灰度共生矩阵对影像进行纹理信息提取,得到对比度、熵、逆差矩和相关性等纹理特征图像。在此基础上,运用决策树分类法对Landsat-7影像进行分类。结果表明,结合光谱特征和纹理特征的决策树分类方法,相比传统的最大似然法和决策树法,具有更高的分类精度。

基于光谱与纹理特征的高空间分辨率图像分类算法

针对遥感高分辨率光谱图像的特点,提出了一种将纹理信息与光谱信息相结合的分类算法。对传统的局部二值模式纹理提取方法(LBPV)进行改进,并应用到高分辨率图像的土地覆盖分类中。结果表明,加入LBPV纹理特征的分类算法具有很好的空间连续性以及较高的分类精度。

基于控制点的多光谱图像自动配准研究

针对同类传感器多光谱图像的配准,提出了一种快速有效的图像自动配准方法。该方法采用Forstner算子分别从参考图像和配准图像提取控制点,再利用基于灰度相关的算法匹配同名像点,然后利用同名像点求解仿射变换参数,实现多光谱图像的配准。通过液晶光谱相机成像实验对该方法进行验证,结果证明了该方法处理速度快,配准精度高。

高光谱成像技术在纸质档案数字图像去污方面的应用

针对纸质档案数字化过程中面临的污迹、霉斑以及涂画笔迹等问题,采用可见光-近红外波段高光谱成像技术对若干纸质样本在550nm^900nm可见光近红外波段进行了成像实验,获取了样本的可见光-近红外光谱图像数据。研究结果表明,高光谱成像技术可在数字化过程中有效去除样本图像中的霉斑和涂画笔迹,降低数字图像去除污迹的难度,提高纸质档案数字化中的图像质量。

楔型液晶盒对入射激光偏振态的影响

为了研究手性液晶传输距离的变化对入射激光偏振态的影响,通过连续改变入射激光在手型液晶中的传输距离,楔型手性液晶盒可以有效地改变入射激光束的偏振状态,使之从初始的线偏振状态变成了近似的圆偏振光,且同初始的入射偏振方向无关。理论计算和实验结果表明,该方法可用于液晶退偏器的理论分析和设计。

激光在手性染料液晶中的传输效应研究

本文研究了激光在手性染料液晶中的传输效应,对激光在手性染料液晶中的光散射现象和非线性光学传输现象进行了理论分析。实验结果和计算数据表明,手性染料液晶在低功率激光作用时,可以引起强烈的光散射现象;随着入射激光功率增加时,可引起明显的非线性传输效果。