各向异性光反馈注入的垂直表面发射激光器的矢量偏振模转换机理

数值研究了各向异性光反馈注入的垂直表面发射激光器(VCSEL)的矢量偏振模转换机理,研究结果表明,首先,当注入电流接近阈值电流时,由VCSEL的外部参数和偏振器控制的光反馈注入量中各偏振模的能量决定VCSEL输出的偏振态.其次,由偏振器控制的各向异性光反馈注入引起的VCSEL输出偏振态呈周期性变化.另外,当由偏振器控制的反馈注入量中的^x偏振和^y偏振模能量相当时,^x偏振模和y^偏振模之间竞争激烈,而激光器外部微小的扰动都会打破这两种偏振模竞争平衡,从而使激光器输出偏振态对外部参数变化非常敏感.最后,当注入电流远大于阈值电流时,^y偏振模增益获得足够大,这时VCSEL输出为稳定的y^偏振,即VCSEL的输出偏振态与其他参数无关.

基于相干涡旋位相调制的偏振可调柱状矢量偏振光的产生

柱状矢量偏振光可广泛应用于光刻、光学微加工、光镊和光学超分辨等技术领域。为了解决现有产生柱状矢量偏振光装置结构复杂和偏振不可调等问题,从理论和实验两方面对基于相干涡旋位相调制的柱状矢量偏振光束的产生进行了研究。理论上分析和证明了相干涡旋位相调制产生偏振可调柱状矢量偏振光方案的可行性,并模拟了径向偏振光和切向偏振光经过检偏器的光强分布。同时,实验证明了理论的正确性,并通过旋转两涡旋位相板的相对角度,将获得的径向偏振光转换为切向偏振光,实验结果与理论分析一致。

晶格波偏振矢量的群论解法

利用波矢群对称操作法，简便计算了体心立方晶体 Ｂ Ｚ 中几个高对称方向上的晶格波偏振矢量。

利用qP波慢度和偏振矢量计算弱各向异性介质参数

提出了一种使用慢度矢量分量和偏振矢量计算变井源距垂直地震剖面(walkawayVSP)钻孔中接收点附近介质弱各向异性(WA)参数的方法.假定介质是任意弱各向异性介质,从一般公式中得到了只有一条观测剖面情况下的反演公式.如果知道了慢度矢量的垂直分量和偏振矢量,可以通过反演得到与剖面和钻孔所在平面相关的WA参数,反演过程不用进行射线追踪,与上覆介质无关.用合成数据检验了公式和方法的正确性,并把它们应用于在爪哇海地区得到的一条变井源距垂直地震剖面的弱各向异性参数反演中.

单轴晶体中杂化偏振矢量涡旋光场的传输特性

为了实现光场的偏振态调控,对拥有复杂偏振态分布的杂化偏振矢量涡旋光场在单轴晶体中垂直于光轴的传输特性展开研究.基于光束在各向异性单轴晶体中的傍轴矢量传输理论,推导出杂化偏振矢量涡旋光场在单轴晶体中传输的具体表达式.通过数值模拟,得出了不同参数下杂化偏振矢量涡旋光场在单轴晶体中传输的演变规律.结果表明,光束半径、传输距离以及单轴晶体的e光和o光折射率比值对杂化偏振矢量涡旋光场在单轴晶体中的强度分布、偏振态分布、自旋角动量分布以及涡旋相位分布有调节作用.光束半径越小,传输距离越大,单轴晶体的各向异性强度越大,则对杂化偏振矢量涡旋光场的传输特性影响越大.

偏振遥感图像的大气校正

为了实现对遥感图像快速、精确的大气校正,提出了一种联合偏振光强度信息和偏振度信息的图像大气校正算法。该算法首先采用矢量偏振辐射传输模型(vectorized linearized discrete ordinate radiative transfer,VLIDORT)建立一个由观测几何、目标偏振信息、大气条件、气溶胶模式等参数组成的查找表,然后通过查找表插值方法对输入的图像进行大气校正。实验结果表明,偏振图像大气校正算法在雾天成像条件下,使得图像对比度提高了41.84%,图像信息熵值提高了0.44,很好地去除了雾对图像的影响。进而说明偏振图像大气校正算法能够很好地还原目标强度信息和偏振度信息,提高图像的对比度,增加图像的信息熵值。

基于色散偏振度的乳化油光谱检测系统研究

以色散偏振光谱检测技术为背景,着重研究了乳化油颗粒的偏振光学特性及米散射物理模型,构建了色散偏振度光谱检测系统。在400~700 nm波长范围内,分别对四种样品进行了301个波段的光谱反射率采集。结合贝塞尔函数和汉克尔函数,推导出了入射光波长与散射光偏振振幅矢量的关系,提取了一个新的特征参数:色散偏振度(DODP)。在暗室条件下,对乳化油样品ND18和ND75进行测量,利用色散偏振公式计算出了样品在各测量波长处的偏振度值,验证了基于DODP值检测乳化油的可行性。研究发现,虽然米散射的解是由单个球体的衍射推导而来,但是只要它们的直径和组成相同,且彼此之间的距离比波长大,也同样可以用于任意数量的球的衍射。在这种情况下,被不同球体散射的光之间没有相干的相位关系,总散射能量等于被一个球体散射的能量乘以它们的整数。当观测平面与入射波电矢量振动方向之间的夹角Φ=0或者Φ=π/2时,散射光分量E^((s))_(θ)或者E^((s))_(Φ)消失。由于ND18的粒径比ND75的粒径小,所以ND18的前向散射波瓣较大,前向散射与后向散射的比值较小。在相同光照条件下,ND75的多次散射现象要比ND18严重。根据路径相关矩阵的理论,多次散射容易引起退偏振,二次辐射波会在角域内扩散和分布。因此,被测乳化油表面产生的散射次数与入射光能的阻尼能力成正比。由于乳化油表面入射光的能量耗散存在差异,因此能量耗散率与入射波矢量方向的前向散射振幅的分量成正比,且乳化油的偏振散射程度不同于入射光的偏振散射程度。实验结果表明,DODP可以反映出乳化油由多次色散引起的去偏振能力。由于模拟光源是自然光,所以计算散射光的偏振参数非常方便,可以大大缩短数据处理时间,减小实验误差。DODP不仅能够识别海水中的乳化油,而且能够区分不同浓度的污染物,准确识别出乳化油的边缘扩散。

二阶偏振模色散补偿方案研究

该文首先从理论上导出了保偏光纤的偏振模色散矢量表达式,此表达式是由保偏光纤参数决定的。应用此矢量表达式推导出能够同时补偿一阶和二阶偏振模色散的矢量表达式,进一步提出使用三段保偏光纤的二阶偏振模色散补偿方案,通过调整第一段保偏光纤的长度和三段保偏光纤之间的耦合角度,即可实现二阶偏振模色散的补偿。最后数值模拟了该补偿方案的控制算法,这些结果表明该方案控制算法简单,能有效地对二阶偏振模色散进行补偿,降低了误码率,提高了通信系统性能。

可补偿高阶偏振模色散的前馈式补偿器

在传输速率为10Gb/s及以上的光通信系统中,偏振模色散(PMD)导致的信号恶化会严重影响系统的传输性能,为了提高系统的传输性能,必须对偏振模色散进行补偿。对由两段一阶偏振模色散补偿单元级联构成的偏振模色散补偿器,提出改进方法,设计成两步控制的前馈式结构PMD补偿器,计算机数值仿真结果证明了该补偿器的适用性。

光纤通信系统中二阶偏振模色散补偿理论研究

随着光通信技术不断的发展和系统传输容量的不断增长,偏振模色散在光纤通信系统中已经成为严重影响系统性能的主要因素之一,也成为目前光通信领域研究的热点问题之一.因此,本文首先分析了一阶偏振模色散补偿理论,在此基础上进一步研究了二阶偏振模色散的理论补偿方法.

多测线变偏移距VSP地震各向异性反演

本文从一般弱各向异性介质参数反演中得到了使用两条相互正交的变偏VSP测线计算弱各向异性(WA)参数的反演公式.如果仅仅使用qP波,则可以确定9个独立的WA参数,这9个WA参数可以完全地描述井中接收点在两个剖面内介质的各向异性性质.通过对走时曲线进行最小二乘条件下的三次样条光滑,可以获得慢度矢量的垂直分量和水平分量.如果介质是横向非均匀介质,则水平分量仅仅被用作反演时的约束条件.为了获得偏振矢量,本文引入质心计算方法,该方法计算简单、稳定,而且不存在解的奇异问题.在寻找与一般各向异性介质最接近的高对称性正交各向异性介质和TTI各向异性介质时,使用qP波各向异性坐标变换方法和最小二乘求解方法,得到了与一般各向异性介质最接近的正交各向异性和TTI各向异性参数及其对称轴方向参数的计算公式.使用这些方法,对瓜哇海地区布设的两条相互正交的变偏VSP测线数据进行各向异性反演,获得了井中10个接收点处介质的WA参数.数值计算和实际资料反演表明,本文所使用的反演方法能够准确地得到VSP井中接收点处介质的WA参数,这是地震勘探中研究地壳介质各向异性性质最直接和最可靠的方法.

立方晶体的对称操作与晶格振动

在立方晶格中，对于给定的波矢量k，利用立方晶体的48种对称操作，确定偏振矢量A。将A代人动力学矩阵D（k）的本征值方程，用矩阵运算，求出晶格波频率ω2（k）。

电光调制对外部光反馈垂直腔表面发射激光器输出矢量混沌偏振的操控

基于周期性极化铌酸锂晶体的线性电光效应耦合波理论,数值研究了电光调制对外部光反馈垂直腔表面发射激光器(VCSEL)输出矢量混沌偏振模的操控.研究结果表明,VCSEL输出的偏振度随着电光晶体的长度或施加于电光晶体的外电场强度成周期性转换,控制一定的施加外电场强度和晶体的长度,激光器的不同参数下引起初始混沌偏振态都可以转换为其他任意混沌偏振态.特别是合理选择一定的施加外电场强度或晶体长度.VCSEL输出的任意混沌偏振模可以转换为完全一致的两线性混沌偏振模(x和y偏振),即两线性混沌偏振模的能量能够达到稳定和万全均衡.

基于慢度矢量与偏振矢量的采动裂隙岩体各向异性研究

采动裂隙诱发地层各向异性对矿山灾害防治及环境保护至关重要。以各向异性介质中地震波传播扰动理论为基础,采用纵波可控震源激震及Walkaround VSP采集技术,利用"五点三项式求导法"及"协方差矩阵特征向量法",分别提取直达qP波在单组采动裂隙岩体中传播的慢度矢量和偏振矢量,预测单组采动裂隙走向及地层各向异性程度。结果表明,预测的采动裂隙走向与区域地质、构造应力场、矿山开采条件较为吻合;采动裂隙走向在地层中会发生转向,分析认为是岩性、强度及刚度差异导致地层移动破坏不同步引起的。采动裂隙岩体各向异性程度与覆岩"三带"特征相关性强,由浅至深呈现出由小增大再变小的趋势,弯曲下沉带及底板下未受开采影响地层的各向异性程度均小于1%,裂隙带小于2%,垮落带2%~4.5%,为覆岩"三带"定量评判提供了新指标。

基于偏振模色散矢量的偏振模色散补偿方案的研究

在研究局部偏振模色散矢量与整体偏振模色散矢量关系的基础上 ,从理论上得到完全补偿偏振模色散的关系 ,结论是至少利用两段保偏光纤才能完全补偿。提出了基于偏振模色散矢量的偏振模色散补偿方案和调节控制的算法原理及改进的方向。这些结果对正确进行偏振模色散补偿是很有帮助的。

偏振模色散矢量的研究

研究了无损光纤的密勒矩阵 ,进而得出了偏振模色散矢量的解析表达式、主偏振态对应的斯托克斯矢量的解析表达式 ,以及高阶偏振模色散矢量的解析表达式 .这些解析表达式是由光纤参数决定的 .讨论了局部偏振模色散矢量与整体偏振模色散矢量的关系 ,讨论了利用偏振模色散矢量进行偏振模色散补偿的原理 .引入了偏振模色散补偿元件的偏振模色散补偿矢量C ,具体计算了正规的非圆光波导类的补偿元件的C .从理论上证明了仅仅利用一个正规的非圆光波导类的补偿元件 ,例如一根保偏光纤或是一个双折射晶体 。

晶体中电光和旋光效应的精确计算(英文)

在晶体的电光和电旋光效应中 ,如果所加的电场和光线传播在任意方向时 ,快、慢光的折射率和偏振状态的计算是很复杂的 .本文提出了一种新的计算方法 .这一方法比文献4的简单 ,且晶体主折射率和任一传播方向上的折射率间关系紧密 .文中还提出

各向异性介质qP波传播描述Ⅱ:分离纯模式标量波

在各向异性地震波场中,qP波与qS波常常是耦合在一起的.多分量地震数据处理中一个关键环节就是波型分离(即模式解耦),以纵波成分为主的常规单分量地震数据的成像则需要合理描述标量qP波的传播算子.本文作者曾构建了在运动学上同弹性波动方程等价,动力学上突出标量qP波的伪纯模式波动方程.为了彻底消除qS波残余,本文根据波矢量与qP波偏振矢量之间的偏差,提出从伪纯模式波场提取纯模式标量qP波的方法.数值分析展示了投影偏差算子在波数域和空间域的特征.基于不同复杂程度理论模型的试验结果表明,联合"伪纯模式传播算子"与"投影偏差校正"可为各向异性介质分离模式波场传播过程提供一种简便的描述工具.

在简并四光子相互作用下退偏振辐射波前的全反转

本文从理论上讨论了在四光子相互作用下波前反转的偏振性质。利用反转信号沿参考波偏振方向的传播,提出并从实验上实现了一种全空间——偏振波前反转方案。