用加权偏振滤波压制OBN纵波分量中的地震噪声

舒尔特波和导波是海洋地震勘探中常见的噪声,尤其在浅海地区,能量很强的舒尔特波和导波往往掩盖了地震信号,极大地降低了地震数据的信噪比。利用浅海OBN采集中的水检和陆检垂直分量数据,对信号和噪声进行加权偏振分析,并利用它们的不同偏振参数设计滤波器,在一定的频率内利用加权偏振滤波压制舒尔特波,在一定的速度范围内利用加权偏振滤波压制导波,从而取得很好的噪声压制效果。加权偏振滤波解决了OBN数据中的噪声在水检和陆检两个分量中的能量差异造成的噪声识别困难,而且基于同一物理点的地震道计算,并对每个接收点的多分量数据独立处理,不受空间假频的影响,相比基于FK或Tau-p变换的方法具有明显优势。模拟记录试算和实际数据处理结果表明,加权偏振滤波不依赖数据采样密度,可以有效分离OBN数据纵波分量中的舒尔特波和导波,并在压制噪声的同时很好地保护有效信号。

微地震资料频域相干—时间域偏振滤波方法

本文针对压裂微地震资料,研究了频域相干—时域偏振滤波方法。首先在频域相干滤波算法设计中,利用左右相干度压制噪声,增强有效信号,然后在时间域进行偏振滤波。为了充分利用有效信号的空间相关性,把以往只考虑时间方向计算方法,改进为时间—空间两方向偏振滤波方法。理论模型和实际资料论证分析结果证明,该方法理论上是正确的,实际资料处理效果也很显著。

一种金填充高双折射光子晶体光纤偏振滤波器

为了获得具有对称性结构的金填充高双折射光子晶体光纤,采用有限元方法对光纤的纤芯基模、金属表面等离子体激元的色散和损耗特性进行了分析。改变包层晶格节距、纤芯周围气孔直径以及填充金丝直径能够灵活地调节纤芯基模与等离子体激元之间共振响应波长点的位置和耦合强度。通过对光纤结构参量的优化,获得了一种基于通信波段的偏振滤波器。当特定空气孔数值孔径确定后,在1.55μm处,x方向基模损耗可以达到473d B/cm,而y方向基模几乎不会受到等离子体激元的干扰。结果表明,与单偏振单模光子晶体光纤相比,新设计的光纤结构可以通过调节金丝直径大小,选择性地滤掉某一偏振方向的光,从而达到在通信波段滤波的效果。该研究对研制基于通信波段的偏振滤波器具有一定的参考意义。

偏振滤波一维二元光子晶体的实现

用一维时域有限差分方法(1-D FDTD)分析一维二元光子晶体的偏振滤波特性,数值模拟各种因素下一维二元光子晶体的滤波特性.数值结果表明:掺杂层在中间位置时偏振分离度好;掺杂层的厚度与周期层厚度相差越大分离效果越好;2组元折射率相差越大越易形成带隙;入射角越大禁带越窄偏振的分离度越好.

金涂覆光子晶体光纤偏振滤波器的特性分析

设计了一种基于表面等离子体共振的光子晶体光纤偏振滤波器.在空气孔中选择性金涂覆使表面等离子体模式与纤芯模式共振.利用有限元法分析了改变结构参数对滤波器性能的影响.数值模拟结果表明金薄膜厚度和空气孔直径能够优化表面等离子体模式及纤芯模式的共振峰位置和强度,在波长1. 31μm处x偏振方向的损耗到达740. 5 dB/cm,y偏振方向的损耗很低且x,y方向的损耗峰明显地被分开.利用这些特性设计出一种新型的工作在通信波段的光子晶体光纤偏振滤波器.

表面等离子体共振型光子晶体光纤偏振滤波器性能优化设计方法

以一种常见的光子晶体光纤为载体,利用金属填充物和纤芯周围折射率环境结构的不对称性,提出了一种基于表面等离子体共振效应的光子晶体光纤偏振滤波器性能优化设计方法。研究发现,通过对光子晶体光纤纤芯和金属填充物周围结构的特殊设计,可有效调控周围材料的有效折射率,以实现金属等离子体模式的双折射效应和光纤纤芯模式的双折射特性。因此,当纤芯模式和金属的表面等离子体模式满足相位匹配条件时,即可达到偏振滤波的效果,并获得很好的消光比,而不需要对光子晶体光纤的结构进行复杂设计,降低了器件制备难度,避免了所设计的光纤结构无法实现实际制备的问题。

二维光子晶体偏振滤波分束器的设计与优化

设计了一种基于二维光子晶体的偏振滤波分束器.利用平面波展开法计算光子晶体带隙,确定入射光波1 550nm下获得单偏振光的微结构参数,利用时域有限差分法对90°弯折缓冲层和分支冲击壁进行优化.分束器实质为在二维光子晶体阵列中引入缺陷而构成的波导,利用光子带隙效应和线缺陷90°偏转将入射光中的TM偏振分量(或TE偏振)完全过滤,得到单偏振光,最后通过Y型分支实现1∶1的单偏振光分光输出.仿真结果表明总输出/输入功率比达到68%.

非真空传输的高效交叉偏振滤波设计与产生

采用常规透镜设计了适用于非真空环境中交叉偏振波(XPW)产生的双透镜聚焦系统,在相对较短的距离实现了长焦透镜聚焦的效果,并测量了聚焦后的激光脉冲,发现其没有显著的非线性相位积累,保证了激光光束质量.在非真空中采用双BaF_2晶体得到了XPW系统转换效率22%,光谱1.78倍展宽的净化脉冲输出,双透镜组合聚焦形式使得双BaF_2晶体间距在13—22 cm内可保证20%以上的XPW转换效率,双晶体间距的调节冗余度提高了两个量级,极大地降低了双晶转换效率对晶体间距的依赖.这种正负透镜组合聚焦的光路设计在非真空中实现了高效稳定的XPW输出,为后续的放大应用提供了高对比度、宽光谱的高质量种子源.

色散对双晶交叉偏振滤波输出特性的影响

在北京大学超小型激光等离子体加速器系统上,通过压缩器对激光脉冲引入色散,研究了色散对双晶交叉偏振滤波(XPW)输出特性的影响.结果显示,随着正负色散的引入,XPW功率会减小、输出光谱带宽也会变窄、输出光谱中心波长会发生蓝移和红移.与此同时,正负色散对于三者的影响具有不对称性,负色散相对于正色散会更快减小XPW功率和输出光谱带宽.因此,对双晶XPW输出特性而言,正色散的影响要小于负色散.该结果对双晶XPW技术在高对比度超强激光中的应用提供了重要的实验数据.

液晶可调偏振滤波的研究

利用晶体双折射制作的各种偏振干涉滤光片均可实现调谐,但早期的双折射滤波器大多是通过1/4波片的转动来调谐波长,或者利用电关晶体在电场的作用下双折射率Δn(=n_o-n_e)的变化来实现调谐。但这种可调谐的电光滤波器不仅调谐范围有限,制作比较困难,而且只能在完全平行的光束下工作,视场较小。因而其使用受到限制。

光子晶体多通道可调谐偏振滤波器的设计

利用光学传输矩阵法研究了一维光子晶体偏振滤波性能,通过计算机数值计算和理论分析,得出多通道偏振滤波器透射性能的影响因素:通过改变周期层折射率,可以增加或减少偏振缺陷模个数。在此基础上,可设计出可见光范围内通道数和滤波波长可变的偏振滤波器,该设计在现代光通讯系统,特别是波分复用技术(WDM)中有着重要的应用价值。

一维光子晶体偏振滤波器通道数的影响因素研究

光子晶体偏振滤波器是利用光子晶体带隙特性来控制信号光偏振状态的一种新型滤波器,在光纤通信、光学传感测量、光电信息处理等领域均有重要应用。通道数多少是偏振滤波器设计的重要指标,通道越多,信息容量越大,越有利于系统的小型化和微型化。本文利用光学传输矩阵法研究了影响一维光子晶体偏振滤波器通道数目的因素,研究表明:(1)光子晶体缺陷层厚度是影响滤波器通道数目的关键因素,通道数N与厚度D近似满足线性关系,在500nm～650nm波段函数关系为N=0.0035D+0.159;(2)缺陷层折射率n_c的变化也会导致通道数改变,折射率越大,通道数越多。

利用偏振滤波的自动图像去雾

针对雾天退化图像提出一种自适应图像复原方法。该方法基于定义的偏振图像暗通道,自动提取图像中的天空区域,由此获得大气光的强度和偏振度;采用偏振滤波提取大气光强信息,并基于最小归一化互信息原则对估计的大气光偏振度进行优化;根据大气光强的变化规律,对大气光强的分布进行修复;将大气光强作为加性噪声予以扣除,并补偿因大气衰减带来的影响,最终复原得到场景的辐射强度信息。实验结果表明,该方法能够有效地改善雾天下图像的退化现象,提高了图像的清晰度。

偏振滤波抑制大气背景光的性能计算模型

如何定量计算和预测在不同条件下偏振滤波抑制大气背景光的效果,目前缺乏合适的性能表征量及其计算模型,为此提出了偏振滤波抑制大气背景光的性能计算模型。定义了大气背景光抑制比(ARR),综合天空光相对光谱辐射功率模型和地面太阳直接辐射光谱模型、地物反射特性等,给出了以太阳方位、相机光轴方向、大气能见度和地物光谱反射率等为输入参数的ARR计算公式。该模型的仿真实验结果表明,在晴天与轻霾天气条件下,太阳夹角、大气能见度和地物类型三因素的变化对ARR的影响依次减弱;太阳夹角的变化强烈影响ARR;偏振滤波对多数地物取得相似的大气背景光抑制效果;ARR指标值越大,图像对比度提高越明显。

利用偏振滤波实现黑白和彩色图像增强

本文提出一种利用偏振滤波法实现零频衰减从而获得图像的边缘增强的方法。制作简单,且可连续控制边缘增强图像的对比度。

基于偏振滤波图像增强和动态散斑照明的宽场荧光层析显微镜

提出了一种基于偏振滤波图像增强和动态散斑照明的新型宽场荧光层析显微镜.该显微镜采用了一种新型的偏振滤波图像增强技术,基于激发光与荧光偏振态的差异,利用偏振器件滤除激发光;并利用动态散斑照明实现宽场层析.该荧光层析显微镜具有结构简单、低成本、响应速度快、容易操作等特点.实验研究结果表明,本文提出的滤波方案能够显著地提高图像质量,利用动态散斑照明实现宽场层析具有较高的纵向分辨能力.研究丰富了在荧光显微镜中,从强激发光中提取弱荧光信号的技术手段,为今后发展具有快速响应,波长可调谐的多光谱荧光层析等高端的显微镜具有重要参考意义.

一维电-磁介质互联的光子晶体偏振带通滤波器

传统一维纯电介质光子晶体较难实现TE偏振带通滤波,而且每种偏振滤波器的禁带很窄.本文基于不同电磁参量占主导地位控制不同偏振波禁带较宽的特性,利用一维光子晶体禁带带边交叉的方法设计了TE偏振滤波器、TM偏振滤波器和双偏振滤波器.每种滤波结构均为包含电介质和磁性材料的异质结,因此实现各种滤波的同时也展宽了禁带范围.由于电-磁介质互联,所设计的滤波器结构简单,均具备宽禁带、窄带通滤波特性.此外,利用已报道的磁性材料,分析了磁性材料色散对偏振滤波器性能的影响.

可见光区一维光子晶体纳米膜偏振带通滤波器的设计

应用一维时域有限差分方法研究各种条件下一维二元光子晶体的偏振带通滤波特性,具体数值分析了掺杂层位置、厚度、电磁参数、入射角度四种因素对偏振滤波特性的影响。数值结果表明传统意义上的光学多层膜是一维二元光子晶体在光学厚度满足四分之一波长时的特例;可见光区的偏振滤波器的窄带滤波特性与掺杂层的位置有关,掺杂层在整个膜中间位置时偏振分离效果好,掺杂层的厚度与周期层厚度相差越大则分离效果越好,两组元折射率相差越大越易形成禁带,入射角越大禁带越窄,偏振的分离度越好。特别是P偏振局域模更多;在线度参数相同的情况下介质电磁参数对禁带有较大影响,禁带只有在两组元折射率相差越大才能形成,介质损耗同样是不可忽略的因素;光源的入射角对禁带有重大影响。本文的研究对光子器件的设计有一定的指导作用。

基于液晶缺陷的一维光子晶体可调谐偏振滤波器

提出了一种基于一维缺陷光子晶体的可调谐偏振滤波器,将液晶膜层作为缺陷引入对称结构的一维光子晶体中,利用液晶电控双折射效应的动态可调节性,实现可调谐的偏振光窄带滤波。用传输矩阵法对这一新型滤波器的TM偏振光传输特性进行了数值计算,结果验证了此滤波器的可调节性。这种可调谐偏振滤波器具有结构简单易于制作、体积小易于集成、调谐方便、损耗很低、透射峰半峰全宽窄等突出优点,有望在光通信波分复用技术和光学精密测量技术中获得应用。