Lyot型光纤消偏器的Mueller矩阵分析

首次应用 Mueller矩阵推导出 L yot型光纤消偏器偏振度与消偏器各参数之间的关系 .指出消偏器输入输出端口之间的可逆性和互换性 .对上述关系作了全面的数值计算 。

扭转椭圆双折射光纤的Mueller矩阵

导出由光纤双折射参数、扭转速率表达的扭转椭圆双折射光纤的 Mueller矩阵 .Mueller矩阵具有实二重简并的本征值 1,求得对应的本征矢即扭转椭圆双折射光纤本征偏振态的 Stokes矢量 .偏振方向沿光纤特征方向的线偏振光输入 ,将得到偏振方向不同的线偏振光输出 .还讨论了扭转椭圆双折射光纤和椭圆偏振器等效等问题 .

穆勒矩阵图像的获取及处理

随着成像技术的发展,偏振信息在成像技术中的应用逐渐受到广泛的重视。偏振信息的提取方式就显得尤为重要。穆勒矩阵作为表示光照射到物体前后偏振态变化的系数矩阵,其不仅与物质本身息息相关,而且含有大量的偏振信息。此外由于穆勒矩阵含有16个元素,且每一个元素含有的信息都不尽相同,充分利用这些信息能够在目标识别、目标信息增强方面以及目标与背景分离的应用中起较好的促进作用。通过提出一种穆勒矩阵图像的获取方式,并对穆勒矩阵的信息加以初步的处理,最后与偏振度的信息加以对比,充分体现出穆勒矩阵图像在偏振成像应用中所具有的价值。结论表明通过穆勒矩阵图像处理后得到的图像比偏振度图像信息更加完整,能够对后期的模式识别处理提供良好的基础。

气溶胶散射光偏振度特性的理论研究

散射光偏振度在大气气溶胶、大气污染的遥感探测中有重要的应用价值。通过求解Mueller矩阵及偏振度,讨论了当激光器输出波长处于近红外波段806 nm时,散射介质的粒子数浓度对散射光偏振度的影响。给出了散射光的偏振度与散射介质的粒子数浓度之间的变化关系,为使用散射光偏振度研究大气遥感提供了新途径。

一种改进激光偏振主动成像的建模及理论分析

提出一种改进激光偏振主动成像的实验方法,给出实验装置原理图,详细分析实验装置的成像原理。在分析目标M ueller矩阵测量方法的基础上,给出改进后激光偏振成像装置偏振度和强度的计算公式,从理论上证明了该方法的可行性。然后针对实验仪器的要求分析了实验装置存在的误差,以及Cassegrain望远镜对目标散射光的消偏现象。该方法与利用双旋转波片技术(DRRT)测量目标散射光的偏振度和强度相比可以降低对实验装置的精度要求,同时可以提高测量速度,不需要进行16次测量,只需1次就可以测量出目标散射光的偏振度和强度,进而得到偏振度和强度图像。

采用条纹管激光成像系统的偏振成像实验

采用条纹管激光成像系统的激光偏振成像是对现有的条纹管激光三维成像的进一步延伸,如果在充分利用该成像系统获得的强度像和距离像的基础上,再加上偏振信息,则能实现对目标高精度的探测和识别。对采用条纹管的激光偏振成像进行了初步的实验研究,提出了两次测量的偏振成像实验方法,处理了实验中获得的几种特定目标的条纹图像,得到了目标的强度像和偏振度图像,并进行了比较。结果表明:偏振度图像比强度像对比度高,克服了光源辐照不均匀的缺点。证实了偏振成像的可行性,为完善成像实验系统,提出了用一次测量就能完成偏振成像的实验方法,融合强度像和偏振度图像的处理方法将实现对目标更高精度的探测。

激光偏振主动探测及成像系统的误差研究以及系统的改进

利用Mueller矩阵,以三种典型目标为模型,全面分析了主动偏振成像系统的误差来源。在实验系统典型参数下,对偏振度误差进行了模拟。提出了利用标准偏振度目标校准系统参数的方法,提高了实验系统的精度。以仿真结果为基础,对实验系统进行了进一步的改进。通过对实验元件参数和位置的合理配置,该实验系统能够提供高精度的目标偏振度探测。误差分析结果为偏振成像实验系统元件参数的选择提供了重要的参考依据,同时也为实验系统的改进提供了理论支持。

非球形粒子散射光的去偏振特性研究

目标对入射偏振光的散射特性反映了目标的属性信息。在Rayleigh散射理论的基础上,通过单层非球形粒子对入射偏振光的散射数学模型,应用矢量传输方程来计算非球形粒子散射的Mueller矩阵元,求解散射介质的偏振度,讨论在不同介质层厚度、粒子半径和探测角的条件下,非球形粒子散射光去偏振度的变化特性,给出了模拟仿真结果。该方法为研究目标的内部结构、厚度和粗糙度等特征以及目标的探测和识别提供了一种新的途径。

气溶胶偏振探测仪偏振特性分析

为了确定非理想透镜组偏振效应和偏振片的透过轴角度误差对气溶胶偏振探测仪偏振测量精度的影响,首先,利用Jones矩阵描述透镜组的偏振效应,结合入射光相干矩阵推导了气溶胶偏振探测仪前置光学透镜组的起偏度;其次,利用Mueller矩阵方法推导了综合考虑入射光偏振态、透镜组起偏效应和偏振片透过轴方位角误差影响下的气溶胶偏振探测仪的偏振测量误差;最后,通过计算得到透镜组的起偏度和仪器的绝对偏振度测量误差。根据计算,0.67μm通道透镜组最大起偏度和仪器最大绝对偏振测量误差分别是0.3143和0.2838;1.64μm通道透镜组最大起偏度和仪器最大绝对偏振测量误差分别是0.3249和0.2937。结果显示,仪器的主要误差源是非理想透镜组的偏振效应,未经标定的气溶胶偏振测量仪存在严重的测量误差。

施密特棱镜偏振特性的研究

为了分析施密特棱镜对自然光和部分偏振光的传输特性,使用Pauli旋转矩阵把施密特棱镜的Jones矩阵转换成Mueller矩阵。将一束部分偏振光经过施密特棱镜后分成两路偏振度相同的部分偏振光,再把两路部分偏振光各自分解为自然光与椭圆偏振光,发现两路椭圆偏振光的椭率角相同,方位角不同,由此可知两路部分偏振光是不相同的。理论和实验分析均表明,在部分偏振光入射时的偏振度和方位角的关系一定时,出射后两路部分偏振光中的椭圆偏振光的椭率角相等,方位角不等。

扭转椭圆双折射光纤的非扭转等效

由光纤长度、双折射参数和扭转速率表达的扭转椭圆双折射光纤Jones矩阵和Mueller矩阵,求得其本征值和本征矢,并和椭圆延迟器的Jones矩阵、Mueller矩阵、本征值和本征矢比较,从而说明扭转椭圆双折射光纤可以和等长度的无扭转椭圆双折射光纤等效.两种矩阵表达式下求出的等效椭圆双折射参数相同,据此对等效性进行了深入讨论.

扭转椭圆双折射光纤的本征值问题

求得由光纤长度、双折射参数和扭转速率表达的扭转椭圆双折射光纤Jones矩阵和Mueller矩阵的本征值、本征矢、本征偏振态和对应的等效双折射矢量及其在Poincare球上的表示,给出任意椭圆偏振态关于本征偏振态分解的幅值和光强表达式,并对扭转椭圆双折射光纤的拍长等问题作了初步讨论.

微粗糙基底上多层涂层光散射偏振建模与特性研究

为满足多层涂层目标的偏振探测需求,基于一阶矢量扰动理论,结合偏振传输矩阵,建立微粗糙基底上多层涂层的光散射偏振双向反射分布函数模型,研究多因素影响下两种典型涂层目标,单层减反射涂层和多层高反射涂层的光散射偏振特性,结果表明单层减反射涂层目标的偏振度受观测位置影响,峰值左侧的偏振度较之裸基底增大,右侧反之,探测不同观测角下的偏振度可区分无涂层和涂层目标。不同观测角和入射波长下,多层高反射涂层目标的偏振度与涂层层数和涂层光学厚度显著相关,层数增加,多层涂层在镜反射附近具有去偏作用。仿真结果符合测量数据,验证了多涂层目标散射偏振模型的正确性与合理性,为实现多涂层目标偏振探测和反射隐身技术提供理论依据。

折反式望远系统全视场全口径偏振特性研究

针对单根光线追迹方法在部分偏振光条件下无法对系统进行全面评价的问题,基于斯托克斯表示法提出了全视场、全口径光线追迹方法,通过对原有折射与反射穆勒矩阵表达式的优化,建立入射光偏振度、光线角度等参量与出射光偏振度的解析关系;理论分析结果表明,入射角与折射角的差值控制在5.7°以内,可以有效减少系统对光线偏振度的影响;依据空间目标成像需求设计了集成微偏振片阵列的偏振成像系统,成像分辨率500 km处为0.5 m;采用动态数据交换机制对光学系统进行全视场、全口径光线追迹,得到系统斯托克斯矢量及偏振度的全视场分布,实现对系统任意视场偏振度的标定,提升偏振探测精度。亦可通过任意视场与中心视场偏振度匹配入射光偏振度,反演目标。

组合波片的椭圆率角测量方法

为精确测试组合波片的椭圆率角,提出了一种基于Mueller矩阵的椭圆率角测量方法.建立了组合波片的偏振模型,通过测量其Mueller矩阵,利用非线性拟合同时获得相位延迟、快轴方位和椭圆率角3个参数,并利用Mueller矩阵椭偏测量系统分别计算测量了λ/4和λ/2组合零级波片,结果表明基于此方法的拟合误差在0.004以内,椭圆率角和快轴方位角的测量误差为0.11°,相位延迟的测量误差为0.22°.通过本方法还发现组合零级波片的椭圆率角和快轴方位随波长震荡,λ/4和λ/2组合零级波片的震荡幅度分别为1°和0.4°.本方法适用于任意组合波片的椭圆率角测量,应用范围广.

光的椭圆偏振及其瞬态测量方法的研究

本文简要地描述了用矩阵光学方法表示椭圆偏振光特性参数的基本原理,并在此基础上报道首次采用频率调制磁光晶体而研制成功的瞬态椭圆偏振仪及其性能的初步测试结果.