利用偏振成像检测植物叶片含水量早期变化

为了实现含水量早期变化的精准识别并进行迅速干预,减少植物缺水带来的损失,该研究基于双波片旋转法搭建了一套偏振光成像系统,通过对冬青叶片Mueller矩阵图像及退偏指数图像的分析与试验。实现了对冬青叶片含水量的早期检测。结果表明:首先,退偏指数图像可以清晰地反映冬青叶片含水量的变化,经分析发现随着冬青叶片含水量的逐渐降低,叶肉组织上的退偏指数在不断增大;其次,进一步建立了冬青叶片的含水量预测模型,得到退偏指数与含水量的拟合曲线,拟合曲线的决定系数值为0.95。随后,选用不同部位的冬青叶片对预测模型进行验证,含水量预测值与实际值间的最大相对误差为4.90%,即只需对叶片退偏指数进行探测即可获取到该叶片当前的含水量状态。该研究为植物含水量变化的早期识别提供了新方向,同时也为植物盐、酸和肥胁迫等生理状态的快速无损检测提供了理论基础。

湍流大气中部分相干波束的偏振特性研究

基于广义惠更斯-菲涅尔原理,计算了部分相干高斯-谢尔模型(Gaussian-Schell Model,GSM)光束在湍流大气中传输的交叉谱密度矩阵(Cross-Spectral Density Matrix,CSDM).假设发射机发出的波束为椭圆偏振光,由CSPM中的各元素来表示的斯托克斯参数得到了湍流中光束的偏振度(Degree of Polarization,DoP),并给出了椭圆率的表达式.通过Mueller矩阵研究了退偏理论,给出了描述波束退偏状态的退偏指数(Depolarization Index,DI)表达式.数值分析结果表明:波束波长,源相干长度,初始光斑尺寸,传输距离及湍流强度都会对波束偏振度,椭圆率及退偏指数造成影响.此研究可在大气光通信领域中应用.