光束强度和偏振非均匀性对全息干涉结构的影响

伴随着光束强度和偏振角度差值的增大,衬比度却逐渐的减小,并且这种影响随着光束入射角的增大而减小。三束光干涉中光束强度和偏振非均匀性造成的是波矢差的变化,从而使干涉格点的形状和衬比度得到变化。通过对光束强度和偏振非均匀性对全息干涉结构影响的分析研究,对促进光学微结构的制备和优化起着非常重要的作用。因此,本文利用计算机技术对光束强度和偏振非均匀性对全息干涉结构的影响进行了模拟,并对模拟结果进行了分析,希望能够引发读者的思考。

非均匀偏振光束通过环状光阑的传输

使用光束相干偏振矩阵方法,推导出非均匀偏振光束通过环状光阑后偏振度和光强分布的表达式,研究了非均匀偏振光束通过环状光阑后偏振度和光强的变化。结果表明,在横平面上通常偏振度为非均匀分布,但在中心区域近似为均匀分布,均匀分布范围与非均匀偏振光束参数、光阑遮拦比和传输距离有关。初始为均匀分布的光强通过光阑后变为具有中心主极大和小衍射旁瓣的非均匀分布。

部分相干径向偏振扭曲光束在非均匀大气湍流中的传输特性

利用扩展的Huygens-Fresnel原理以及维格纳分布函数(Wigner distribution function,WDF)的二阶矩理论,推导出部分相干径向偏振扭曲光束(partially coherent radially polarized twisted beam,PCRPTB)在非均匀大气湍流中的M^(2)因子、空间扩展和角扩展的解析式。通过相应的数值模拟计算分析了初始相干长度、束腰宽度、波长、天顶角、扭曲因子、湍流内尺度等对光束传输质量的影响。研究表明具有扭曲相位的PCRPTB展现出更强的抗大气湍流的能力,且扭曲因子越大,光束抗大气湍流的能力越强。而且减小初始相干长度,增大束腰宽度,波长也可以有效降低PCRPTB在大气湍流中的相对M^(2)因子,使光束具有更强的抗大气湍流的能力。研究还可以发现,PCRPTB在湍流内尺度与广义指数参数较大的大气湍流中以一个更小的天顶角传输,其相对M^(2)因子更小,表明大气湍流对PCRPTB的影响更小。

非均匀P-偏振电磁波在导电界面的类全反射横向偏移

利用非均匀P-偏振电磁波(电场平行于入射面)在导电界面反射系数所产生的附加相角导出了非均匀电磁波在导电介质界面的横向偏移,并给出了一个低频电磁波算例,绘制了横向偏移随入射角的变化曲线.计算结果表明,入射角在相移常数临界角、衰减常数临界角和90°处,横向偏移曲线存在三个间断点;当入射角等于这三个角时,电磁波将沿界面传播;当入射角在这三个角附近时,横向偏移效应影响较大;在其他角度入射时横向偏移与波长在一个数量级.论文还讨论了横向偏移效应对电磁波测井测量结果所产生的误差,并给出了误差计算方法和算例.

微偏振片阵列红外成像非均匀性产生机理及其校正

集成微偏振片阵列红外成像系统的偏振度图像对非均匀性高度敏感,不经非均匀校正的偏振度图像存在较大误差。为了校正微偏振片阵列红外成像的非均匀性,以入射光Stokes矢量形式,建立了光电转换基本过程的偏振像素模型,基于入射激励和辐射响应数据,分析了微偏振阵列与红外焦面联合作用下非均匀性产生机理。提出一种基于多次辐射测量的矩阵形式的非均匀性校正方法,该方法通过构造多组测量方程,求解偏振像元的增益矢量,由相邻四像元增益矢量组成超级像元的增益矩阵,结合Stokes矢量提取矩阵,逆向求解重构点的校正矩阵。实验数据表明:该方法比两点法降低非均匀性约5%~20%,有效改善红外偏振度图像质量。

微偏振片阵列成像的非均匀校正研究

针对传统的非均匀校正算法难以校正偏振成像的非均匀问题,提出了一种新的矩阵校正算法。分析了偏振成像与非偏振成像的非均匀性的不同表现,阐述了微偏振片阵列成像的非均匀产生机理,指出了采用非偏振成像非均匀校正方法的失效原因。在构建偏振成像系统对入射偏振光源的响应模型基础上,提出了矩阵校正法。实验部分给出了矩阵校正法对均匀偏振场本底图像和信息丰富场景图像的校正效果,定量分析结果表明,矩阵校正法将均匀本底图像的非均匀性降至校正前的10%左右。

光阑对非均匀偏振光传输特性的影响

从光束的相干 偏振 (BCP)矩阵和传输理论出发 ,推导出了非均匀偏振 (NUP)光通过光阑后的偏振度和光强分布的一般表示式。给出了一个光强均匀分布NUP光束的数值计算例。结果表明 ,通过光阑后光束的偏振度和光强分布发生了显著的变化。横平面上偏振度出现了振荡 ,光强剖面为非均匀分布。

多角度偏振成像仪探测器非均匀性校正研究

像面非均匀性与镜头、探测器组件、空间杂散光、温漂等多种因素相关,单一方法无法有效区分误差源,需逐一校正,针对偏振成像仪通过积分时间调整的在轨工作模式,研究基于多参量校正补偿的探测器非均匀性校正方法.通过探测器综合测试设备,获取温度、暗电流、曝光时间、光谱响应率等敏感因素数据,经过暗电流、帧转移效应、温度补偿和环境参量的校正,对探测器非均匀性进行多点法校正,消除了像面低频不均衡响应差异和邻域高频差异.实验表明,95%满阱单帧数据像元响应不一致性由1.141%降至0.513%,校正后数据噪声表现为散粒噪声,校正后有良好的动态范围调节能力和线性度,基于多参量的非均匀性校正方法为仪器的定标校正和在轨快速计算提供了数据支撑,为后续偏振遥感仪器提供有效参考.

多层光变防伪膜的非均匀垂直偏振光反射特性

基于非均匀光波在导电介质中传播时其相移传播方向和振幅衰减方向的不一致性,利用光波动方程的解由电磁场边界条件导出非均匀垂直偏振光在多层超薄金属膜与透明介质膜组合膜系中光波的传输递推公式.为验证方法的可靠性,给出了不同厚度金属膜防伪光变膜系的能量反射率算例,并与现有算法进行对比,结果表明:两种算法得到的能量反射曲线的分布特征具有很好的相似性,但本文算法表现出金属膜具有强的吸收特性和窄带反射效应.

非均匀S偏振电磁波在导电媒质界面的反射系数曲线

基于非均匀电磁波在导电媒质中传播时其相移常数方向和振幅衰减常数方向的不一致性,利用电磁波在导电媒质界面的边界条件给出了非均匀S偏振电磁波的反射系数,并计算了反射系数随入射角的变化曲线。曲线显示当电磁波由电导率大的介质向电导率小的介质传播时,将发生类全反射。在相移常数临界角和衰减常数临界角附近存在2个峰值,且反射系数的数值小于1,这一结果与全反射光的结果明显不同。

利用空间非均匀场偏振门方案产生超短的X射线

理论提出了一种利用空间非均匀场偏振门方案延伸高次谐波截止能量以及获得超短X射线光源的方法.计算结果表明,当适当调节两束圆偏振激光场的延迟时间以及空间非均匀参数时,不仅高次谐波谱的平台区域能得到很大的扩展,并且谐波谱上的干涉也明显减小,形成了一个由单一量子路径贡献而成的310 e V的超长平台区.谐波相位分析显示,平台区谐波相位呈线性分布.最后,通过适当的叠加谐波平台上的谐波,可获得一系列相位稳定的脉宽在50 as以下的超短X射线光源.

非Kolmogorov大气湍流下部分相干光偏振状态对相干探测灵敏度的影响研究

本文讨论了在非Kolmogorov湍流下部分相干电磁高斯-谢尔模型(Electromagnetic Gaussian-Schell Model,EGSM)光束用于相干探测时系统的性能.基于相干探测理论推导了EGSM光束在非Kolmogorov湍流下斜程传输时系统灵敏度的表达式.研究了在误码率为10-9下上行和下行传输时光束在不同偏振状态、功率谱幂律、湍流尺度、传输距离、天顶角、探测器参数、接收端高度或光源高度对相干探测系统灵敏度的影响.结果表明:在非Kolmogorov湍流谱下,系统灵敏度会随着功率谱幂律的增大而增大;在相同条件下,上行传输时的系统探测灵敏度大于下行传输;在链路条件相同的情况下,完全偏振的EGSM光束用于相干探测时的灵敏度均比非偏振光束的灵敏度大3 dBm.最后,建立了EGSM光束相干探测系统,通过实验验证了部分偏振EGSM光束用于相干探测的系统灵敏度介于完全偏振和非偏振之间.

近红外偏振探测器的定标及非均匀性校正

首先介绍了偏振探测器的结构,建立了探测器的信号响应模型,并基于该响应模型制定了相应的参数定标方案,实现了对入射辐射偏振态的高精度计算和对偏振图像的非均匀性校正。实验数据表明,校正后计算得到的线偏振度是真实值的97.8%~101.5%,满足了偏振探测的精度要求;强度图像和线偏振度图像相对于未校正图像的非均匀性分别降低了93.64%和93.67%,有效提高了图像质量。

非均匀S-偏振电磁波在导电媒质界面的类全反射相移角

基于非均匀电磁波在导电媒质传播其相移常数和振幅衰减常数方向的不一致性,利用电磁波在导电媒质界面的边界条件给出了非均匀S 偏振电磁波的反射系数,并由反射系数导出了非均匀S 偏振电磁波在导电媒质界面的类全反射相移角,从而为其在勘探及传输测量方面的应用提供了理论依据。

基于场景偏振冗余估计的非均匀校正

由于红外偏振焦平面的异构特性,在非均匀校正过程中需要考虑不同检偏通道的响应差异对整体校正效果的影响,其非均匀校正问题相较同构的普通红外焦平面更为复杂。针对红外偏振焦平面的非均匀校正问题,提出了一种基于场景偏振冗余估计的非均匀校正算法,通过对场景图像和由场景图像计算得到的偏振冗余估计图像进行统计,得到整个焦平面上所有像元响应在统计特性上的差异,然后分通道从两个方向对这些差异进行比较分析,得到更新后的增益校正系数,再通过辐射重定标抑制由于静止场景所造成的鬼影,得到当前状态下相机的增益校正系数。在这个过程中,通过偏振冗余估计评价之前的校正系数,自适应地实现增益校正系数的更新。最后使用真实场景数据进行测试,结果表明本文所提出的非均匀校正算法有效提高了所获取偏振图像的准确性。

基于声光可调谐滤波器的高光谱偏振红外焦平面非均匀性校正

针对在高光谱偏振成像系统中,由于红外面阵探测器CCD像元响应的不均匀性引起像素误差,提出了一种适于AOTF的高光谱偏振红外焦平面非均匀性校正的方法。采用积分球进行辐射定标,分析输出辐照度和像元响应的关系,提出了曲线拟合方法;此方法加快了运算速度并使得输出非均匀性减小了90%以上。根据实验结果对粗糙度进行对比分析,场景的粗糙度降低了20%以上,得到在单色光和复色光下粗糙度一致,解决了在高光谱全偏振成像时CCD对其造成的影响,从而使得光谱精度更高。

利用非规整膜系实现宽角度入射减偏振、减反射薄膜的研究

利用非均匀膜系理论对宽角度入射减偏振、减反射薄膜进行优化设计,分析了在宽角度入射的情况下,偏振光产生透过率不同的原因,选取了Na3AlF6、Ta2O5和Al2O3三种不同折射率材料,采用BK7作为基底,模拟设计了光谱区在500 ～560 nm波段、入射角为0 ～70°之间的多层减偏振、减反射薄膜,设计结果表明,薄膜的透过率得到大幅度提高.

窄波束C波段双偏振多普勒天气雷达及其探测能力分析

为了评估南京信息工程大学窄波束C波段双偏振多普勒天气雷达的观测性能和应用潜力,对雷达的高分辨率回波数据进行了分析,利用固定地物订正了径向定位误差,以及在线太阳信号修正了差分反射率因子(Z_(DR))偏差;通过对流降水和层状云降水回波分析,发现了共振散射效应、不同降水粒子的回波特征、非均匀波束填充(NUBF或NBF)现象、降水倾斜结构和可能存在过冷水的证据。

基于像素级偏振相机的超像素校正

针对像素级偏振相机中偏振片单元由于刻划精度和透过率的差异导致偏振片阵列的非均匀性,提出了一种带有角度约束的最小二乘超像素校正方法。建立了带有角度约束的校正优化算法的数学模型,加入了超像素的标量增益和暗补偿参数。最后,搭建了以微偏振片为核心的积分球标定系统,进行了仿真实验和成像实验。结果表明:与最小二乘法相比,本文算法在有效地校正偏振度和非均匀性的同时也校正了超像素内振幅的非均匀性,重建角度的准确度提高了10%。经过插值处理后,边缘表现更为明显,有效减少了插值过程中所产生的噪声,提升了成像质量。

KDP晶体折射率非均匀性检测系统

基于正交偏振干涉法,建立了KDP晶体折射率非均匀性的检测系统,并可实现晶体相位失谐角的间接检测.波前检测系统实现了测试光偏振态的精密控制与切换,采用波长调谐相移的方法去除了测试过程中参考面倾斜引入的误差,优化了抗振动相移算法,提高了波前测试的测量准确度及重复性.通过折射率非均匀性分析算法的设计,解决了晶体厚度变化引入的误差等.小口径晶体元件的测试结果表明系统的折射率非均匀性检测准确度(均方根值)优于10-6.