用于机载激光雷达偏振通道增益比测量的1／2波片优化设计

利用平面平行板模型和晶体膜层理论,定量分析了偏振光通过1/2波片时偏振平行分量和偏振垂直分量透过率的比值与晶体厚度的关系,对用于机载激光雷达偏振通道增益比测量的1/2石英波片和1/2方解石波片的最佳加工厚度和合适的厚度加工区域进行了定量计算和探讨,指出了不适合加工的晶体厚度区域。回波信号的偏振化方向与1/2波片的光轴方向平行和垂直时分别测得的增益比值存在一定的差异,利用这两个增益比值反演得到的沙尘退偏振比,其最大相对误差在20%左右。

双面电极下铌酸锂晶体中的电场分布及其应用——电控λ/2波片

晶体内部的电场分布是影响其电光特性的主要因素.采用有限元法分析了双面电极下铌酸锂晶体中的电场分布情况,讨论了晶体内部电场均匀分布区域与电极尺寸、晶体尺寸之间的关系.在此基础上,分析了光波在均匀电场中沿光轴传输时,铌酸锂晶体的双横向电光效应,得到了光波偏振方向与电场之间的关系,从而设计了一种适用于任意波长的电控λ/2波片.

1/2波片快慢轴方位等效性的研究

为了证明1/2波片的快、慢轴是等效的,本文利用矩阵光学的方法,从理论上进行了分析,结果表明:1/2波片在作为旋光器和延迟器使用时,其快、慢轴方位是等效的。建立了测试光路,对理论分析进行了验证,实验结果和理论分析相符合。

基于铌酸锂晶体的电控λ/2波片

利用有限元法分析了双面电极下铌酸锂晶体内部的电场分布。在规定匀强电场区域条件下,得到匀强电场区域大小随晶体宽度与电极宽度比值增大而增大的规律。在此基础上利用铌酸锂晶体的双横向普克尔效应设计了一种适用于任意光波长的电控λ/2波片。制作并测试了晶体宽度与电极宽度之比分别为2:1和3:1的电控铌酸锂λ/2波片,结果表明:这种波片可将一束线偏振的输入光转换成任意方向偏振的输出光,也可将任意偏振方向的输入光转换成固定方向偏振的输出光,并且晶体宽度与电极宽度比值越大,实验值与理论值符合得越好。

利用Jones矩阵研究偏振光经过1/2波片后偏振态的变化

利用Jones矩阵研究偏振光通过1/2波片后偏振态的变化,计算了线偏振光、圆偏振光以及椭圆偏振光通过1/2波片后的偏振态.计算结果表明,线偏振光经过1/2波片后仍为线偏振光,只是振动方向相对于波片光轴和原振动方向对称;圆偏振光和椭圆偏振光的出射光仍分别为圆偏振光和椭圆偏振光,只是旋性相反.

1/2波片对机载激光雷达偏振探测影响的研究

利用平面平行板模型和晶体膜层理论定量分析了1/2波片对机载激光雷达回波信号偏振探测的影响。计算结果表明:当入射光波长为532nm时,1/2石英波片对机载激光雷达回波信号平行分量与垂直分量透过率比值的影响幅度为0.82～1.196,1/2方解石波片对机载激光雷达回波信号的平行分量与垂直分量透过率比值的影响幅度为0.86～1.27;若用1/2石英波片测得的k=1.2,当考虑石英波片对五的影响时,则偏振探测两通道k的真实值应在1.003～1.463之间;若用1/2方解石波片测得的k=1.2,当考虑方解石波片对k的影响时,偏振探测两通道k的真实值应在0.945～1.395之间。由于1/2波片对k的影响,使机载激光雷达反演得到卷云等探测目标的退偏振比有较大的系统误差。

MD投影机中的光学元器件(一)——偏振片与波片

LCD微显示投影机中的偏振片及波片是重要的光学元件,所以偏振片及波片的理论与应用对投影机光学引擎的设计人员、加工装配人员、维修人员都是十分重要的。文章介绍了偏振片和波片的光学原理、光学特性及应用。

半导体激光芯片封装后的偏振特性测量与分析

激光器的偏振特性在一定程度上反映了激光器的性能优劣,激光器的出射光束的偏振状态对材料加工的效率与质量均有重大影响。材料对激光束的光谱吸收不仅由材料本身的光学性质决定,还与激光束的偏振状态有直接关系。本文主要通过依据激光准直透镜的光学原理、偏振分光棱镜的双折射分光特性、1/2波片能够改变激光光束偏振态的特性等几个要素,对COS(Chip on sub-mount)封装形式的半导体激光芯片的偏振特性进行检测与分析,文章先阐述了测试半导体激光芯片偏振特性的目的,从而引出了以COS封装形式的880nm半导体激光芯片为例的激光偏振特性的测试方法、相应的检测装置以及影响封装型半导体激光芯片偏振特性的因素。

利用旋转波片组实现偏振变换器的两种新方法

偏振变换器作为一种重要的光学器件,以其高偏振变换精度、低成本、低插入损耗以及控制算法简单的特性在相干光纤通信和高速光纤通信领域具有十分重要的地位。提出了利用两个λ/4波片和一个λ/2波片的三波片组合实现任意偏振态变换的新方法。用改进的三维庞加莱球方法———偏振态投射平面的二维几何方法分别推导出了λ/4+λ/4+λ/2组合以及λ/2+λ/4+λ/4组合实现任意偏振态变换时每个波片的位置参量计算公式。研究结果表明:两个λ/4波片和一个λ/2波片的任意组合都可以实现任意偏振态的变换;用偏振态投射平面的几何方法处理偏振变换的相关问题比庞加莱球方法和矩阵处理方法简洁明了。研究结果为偏振变换器的设计提供了理论依据。

双折射器件对机载激光雷达偏振探测影响的研究

根据膜层理论给出了机载激光雷达回波信号垂直入射偏振棱镜时偏振平行分量透过率的数学解析表达式,定量分析了偏振棱镜对机载激光雷达回波信号平行分量透过率的影响,理论计算表明:棱镜晶体厚度、空气膜层厚度及棱镜结构角共同影响回波信号通过偏振棱镜的透过率;当回波信号波长为532nm,利用1/2石英波片测得的偏振平行通道和偏振垂直通道的增益比k为1.2时,机载激光雷达偏振通道增益比k的真实值在1.003～1.463之间,若不考虑1/2波片对k值的影响,会给退偏振比反演带来较大的系统误差.

机床滚转角测量中敏感元件倾斜引起的误差分析

为研究正交偏振光相位法测量机床滚转角过程中,机床的俯仰、偏摆运动误差对测量精度的影响,建立了测量光路数学模型,利用琼斯矩阵法计算光路中光的偏振态变换过程,并推导出被测滚转角与相位变化量间的测量公式。在此基础上,采用光的偏振和晶体光学理论,分析了测量过程中机床俯仰、偏摆运动误差造成的敏感元件(即1/2波片)倾斜所引起的测量误差。分析结果表明,1/2波片在倾斜角度小于2°的情况下所引起的测量误差小于0.1%,对测量精度影响较小,从而论证了正交偏振光相位法高精度测量机床滚转角的可行性。

可调复合旋光器的研制

旋光器是常用的偏光器件之一 ,通常用晶体旋光材料制成 ,其旋转角是不可调的 .本文研制了一种新型可调复合旋光器 ,结构简单 ,其旋转角连续可调 .从理论和实验可看出 ,无论入射线偏振光的振动方向如何 ,出射线偏振光总是相对入射光偏转 2γ .从而克服了一般旋光器的不可调性 ,为科学实验提供了方便 .

液晶显示器件的高光程差测量研究

在光学测量仪器CG200的基础上,通过研究开发测量高光程差的方法,突破行业设备局限性,精确测量出液晶显示器件LCD的高光程差数据,为LCD项目开发提供帮助。

全场光学相干层析成像系统的研制

研制了一套采用旋转1/2波片无色散移相器进行移相操作的全场光学相干层析成像系统.该移相器能在宽光谱范围内无色散地获得8倍于1/2波片旋转角的移相量,能快速、方便地为各种移相算法提供所需的移相量.移相量实测结果表明:系统获得了8倍旋转角的移相量,提出的移相器结构正确.采用Hariharan移相算法对反射镜样品进行的成像实验表明系统具有较高的移相精度.最后进行的实物样品成像实验,检验了系统的有效性.

光学平衡桥式电流互感器的设计

为了消除传感头随温度变化的线性双折射对光学电流互感器性能的影响,提出了光学平衡桥式电流互感器的概念,并给出了设计原理。推导了与温度有关的线性双折射导致的线偏振光方位角变化量的解析式,并计算了用1/2波片来消除线性双折射影响时波片光轴的方向。给出了光学平衡桥的工作原理和信号处理的方法,推导出计算电流的表达式。进行了实验研究,螺线管电流为2A,温度在20℃-65℃范围变化时,所设计互感器的输出误差在2.96%以内。提出的光学平衡桥式电流互感器,解决了原有方法存在的线性双折射随温度变化对测量精度影响的难题,有利于促进光学电流互感器的实用化进程。

用于全场光学相干层析成像的无色散相移器研究

提出了基于旋转λ/2波片无色散相移器的理论模型,和实施该相移器功能的全场光学相干层析成像(Optical coherence tomography,OCT)系统,为实现快速、高分辨光学相干层析成像提供了一种有效方法。该相移器能在宽光谱范围内无色散地获得八倍于λ/2波片旋转角的相移量,避免了利用单色光相移算法提取信号时存在的系统误差。针对修正Carré算法和三步相移算法所要求的不同相移量,在240 nm波长范围内,对相移器的性能进行了数值分析。结果表明,在给定光谱范围内,相移量越大,相移误差的绝对值也越大,幅值比变化范围也越大。用于实施无色散相移器功能的全场光学相干层析成像系统结构,与现有结构相比,具有一些有益的特点。

一种新型偏振态发生器

为了满足评价系统中光器件的光学偏振相关效应(OPRE)所需标准偏振激光光源的需要,本文提出一种新型的偏振态发生器(PSG)的实现方法,使用激光光源、线性起偏器、可旋转的1/4波片(QWP)和可旋转的1/2波片(HWP)的组合实现任意偏振态激光的产生。利用一种简便的二维平面几何方法,从理论上分析了该方案的正确性,并推导出了相应的控制算法。实验结果表明,该PSG可以提高精度产生任意偏振态,并且具有成本低、易于实现和控制算法简单等优点。