贝赛尔函数展开对空间方位失调角测量误差的影响

调制偏振光可以作为空间方位信息的载体,实现方位角度信息的测量,在军事、航天、生物医药等领域有广泛的应用前景。文章阐述了基于磁光调制偏振光的方位失调角测量原理,针对原理中贝赛尔函数展开带来的失调角测量误差,详细推导了截取不同项数时失调角的计算公式。仿真结果表明:随着贝赛尔函数展开式截取项数的增加,失调角的测量误差越来越小;截取二倍频信号与三倍频信号的测量误差相当,但符号相反;截取项数高于四倍频信号后,误差基本保持不变。因此利用磁光调制偏振光进行方位失调角测量时,贝赛尔函数展开式截取项数不易超过四倍频信号。     

基于正弦波磁光调制的方位失调角精确测量方法

针对传统基于正弦波磁光调制的方位失调角测量系统存在测量精度不高的问题,提出了一种新的系统方位失调角测量模型以提高系统测量精度。通过分析传统的基于正弦波磁光调制的方位失调角测量原理发现,由于采用省略高阶项的贝塞尔函数展开式表示磁光调制后的信号,引入了信号截断误差和方法误差,影响了系统测量精度。在分析基础上推导建立了一种基于纯三角函数表示的无理论误差的方位失调角测量新模型并进行了仿真。仿真结果表明,利用推导建立的失调角测量新模型,系统测量精度明显高于传统方法,这对重新理解基于正弦波磁光调制的方位失调角测量系统原理、提高系统测量精度具有一定的参考意义。     

利用原始光强信号实现空间方位失调角高精度传递新方法

现有基于正弦波磁光调制偏振光的方位失调角传递方法存在精度不高的问题,提出了一种利用原始光强信号中极值点信息实现方位失调角高精度传递的新方法。建立了基于任意位置光强信号求解初始光强的模型,推导了大角度范围内粗略失调角的计算公式并给出了实现方案,提出了在小角度范围内比现有方法近似精度更高的获取失调角信息的方法。仿真结果以及误差分析表明：利用该方法得出的方位失调角传递误差远远小于现有方法,为实现空间方位失调角高精度传递提供了一种参考。     

方波磁光调制测量在无机械连接的设备间方位传递中的应用

在航天、军事等领域往往需要传递无机械连接的设备之间的空间方位信息,而传统的方位测量系统测量范围小、测量精度低,难以满足系统高精度大范围传递的要求,为此改变传统方法中的调制方式,将方波磁光调制引入了方位测量系统,建立了基于方波磁光调制的方位测量模型。根据马吕斯定律,建立了方波磁光调制后的输出信号模型,并分析了调制后信号的特点。根据调制后信号的表达式与方位角的关系,推导、建立了调制后信号与方位角之间的关系方程,并利用调制后信号的增减性去除了方程的增根,结合调制前后信号的相位对比扩大了方位角的测量范围,最终得到了基于方波磁光调制的方位测量模型,实现了无机械连接的设备之间方位信息的传递。仿真结果表明,提出的基于方波调制的测量方法与传统方法比较,理论测量精度更高、测量范围更广,这为实现空间方位角高精度大范围测量提供了一种参考。     

无机械连接方位角测量系统中磁光调制的温度适应性研究

在无机械连接的方位角测量系统的研制中,通过对磁光材料的特性及磁旋光温漂的成因分析,采用直接读出解调和方位随动测角的方法,有效的降低了由Verdet常数变化引起的磁旋光漂移导致的方位失调角变化.使得系统可以在无需补偿和预热的情况下实时测量,方位测角精度3δ小于5″.     

交变电流调制下磁光材料介电常数对螺线管内部轴向磁场的影响

基于磁光调制的方位测量系统的关键技术是磁光调制技术,交变电流驱动的含磁光材料螺线管内轴向磁场的精确表达至关重要,但是目前关于磁光材料参数特性对磁场的影响研究甚少。以磁光材料TGG晶体为例,研究了TGG介电常数变化对螺线管内部轴向交变磁场的影响。首先,当螺线管内部磁光材料的介电常数不变时,利用麦克斯韦方程建立正弦波调制下螺线管内部轴向交变磁场模型;然后根据TGG的材料构成,通过分子模拟软件VASP获得TGG的介电常数随调制信号频率变化的函数;最后将此变化函数引入到已经建立的交变磁场模型中,获得TGG介电常数变化对正弦波调制下螺线管内部轴向交变磁场的影响。结果表明:随着调制信号频率的增加,TGG晶体的介电常数减小,造成螺线管内部轴向磁场幅值衰减变缓、磁场相移衰减中的急速衰减阶段提前,且衰减速率更快。该研究思路与方法为进一步研究磁光材料对螺线管内部磁场、方位失调角测量精度的影响提供了参考。     

关于磁光调制倍频法的讨论和改进

从理论上证明了磁光调制倍频的原理,着重论述了调制幅度对实验波形的影响,证明了为得到理想的结果,应将调制幅度0θ控制在π/4处.根据磁光调制倍频法的工作原理,分别给出了磁光调制器和测量光路的一种变形,通过改进,利用法拉第效应的非互易性,旋转角变为了原来的2倍.     

调制偏振光及空间正交方位信息传递系统物理模型

受到调制的偏振光可作为方位信息的载体在空间传递，从而实现方位角度信息的传递和精密测量，这是偏振光的一个新的应用领域，在航空航天、地质测量、生物医药、军事等领域具有广泛的应用前景．文章首先介绍了调制偏振光的物理意义和空间正交方位信息传递系统的应用领域，然后介绍了利用调制偏振光进行空间正交方位信息传递系统的物理模型，并分析了一个具体实现方案．     

基于调制偏振光的空间正交方位信息传递系统

介绍了一种基于调制偏振光的空间正交方位信息传递系统。系统利用调制和解调传递一个正交方位,用电光晶体对偏振光进行调制,电光晶体的感生主轴方向构成发射部分的基准方位。接收部分利用Wollaston棱镜和光电转换器进行解调,由感生主轴构成的基准方位和Wollaston棱镜的两正交光轴之间的夹角信息反映了正交方位传递的精确性。     

基于矩形波信号的磁光调制偏振测量方法

建立并研究了基于矩形波磁光调制的检偏方法.运用计算机模拟,对矩形波磁光调制的利萨如图形进行了详细考察,研究了其检偏原理,并对其检偏精度进行了分析.研究表明.矩形波磁光调制的利萨如图形由几个离散点组成,通过观察离散点彼此之间是否重合,就可以判断检偏器是否处于消光位置.从而达到检偏的目的.同时,若用电子仪器监测输出信号是否为直流,即可以实现自动检偏.与基于正弦波磁光调制的倍频法相比,矩形波磁光调制方法的检偏精度有了明显提高,并且也容易实现自动测量.     

Dynamic polarization detection

The azimuth angle of the plane of polarization of linearly polarized light is measured accurately by an electro-optically modulated opto-electronical device. The two ac output signals show up a phase difference which is linearly dependent on the azimuth angle. Continuously changing azimuth angles can be measured within 1 degree or better; changes in the azimuth angle as fast as 3 × 10⁴ rad/sec are easily followed by the detection electronics.     

偏振与多角度遥感中的太阳耀光剥离

水面镜面反射会产生太阳耀光,直接影响水体遥感信息的提取和利用。光在与物体相互作用的过程中,不仅其强度会发生变化,而且偏振状态也会发生变化。结合这两种情况,利用偏振反射的变化来消除太阳耀光。从理论上推导了偏振反射消除太阳耀光的可能性,实验测定了自来水和汽油在2π空间中的偏振反射光谱,分析了光线入射角、探测角、探测方位角、偏振角等因子与液体偏振反射比的普适关系。实验证明,当太阳处在一定的天顶角时,通过设置偏振角可以成功的消除太阳耀光的影响。     

快速空间测角系统中偏振像差的分析与研究

快速空间测角系统需要在一定的平移范围内均能实现测量功能,这就要求光束在接收单元具有一定的覆盖面积.受器件尺寸所限,选择对入射光束进行扩束,然而非正入射光经过系统会产生偏振态变化,存在偏振像差,引起测量误差.本文通过采用偏振光线追迹的方法,结合电磁场的边界条件,对快速空间测角系统中一定方位及入射角范围内的光束通过偏振棱镜后出射光束的偏振态变化与分布进行了理论研究及仿真分析;并通过搭建实验平台,利用平移接收单元来模拟不同的入射方位及角度变化.根据实验值与仿真结果的对比分析,得出在方位角为0o时,测量误差较小,在方位角为90o时,测量误差最大,且随平移距离(即入射角)的增大,测角误差增大.验证了偏振像差的存在对系统测角带来的影响及理论分析的正确性,并提出了改进措施.所得研o究结果对优化系统结构并进一步提高系统性能具有一定的指导意义.     

用基于方位分辨的漫后向散射光确定粒子尺寸分布及相对折射率

基于偏振门技术,提出了利用漫后向散射光随线偏振光入射方位的变化来测量双层模型表层的粒子尺寸分布及相对折射率。双层物理模型用来模拟上皮组织,上层分别由聚苯乙烯小球或HeLa细胞悬浮液组成,下层由脂肪乳溶液组成,每层的光学特性与上皮组织光学特性匹配。根据米氏(Mie)散射理论,建立了与散射体形态参量相关的偏振后向漫散射强度随入射偏振方位变化的理论模型,并采用浮点遗传算法反演程序获得表层粒子的尺寸分布(PSD)及相对折射率。将理论值和实验测量值进行比较。研究结果表明通过测量随方位变化的后向漫散射光的偏振差分信号,能够获得类上皮组织模型表层的形态结构信息。     

Two-dimensional birefringence measurement system with a polarization modulator and a rotating analyzer

The measuring system of two-dimensional birefringence distribution with a polarization modulator and a rotating analyzer using a rotating analyzer method is presented. The system simply consists of a laser diode, two polarizers, two quarter wave plates and a CCD camera. Thanks to an imaging system, the mechanism to scan a sample is unnecessary and two-dimensional measurement is possible and easy. The birefringence of retardation and orientation of the optic axis can be determined by the azimuth angle of an elliptically polarized light passing through a sample. The azimuth angle is obtained by applying the phase shifting algorithm to measure the polarization properties; by improving the calculation algorithm, wide range measurement is accomplished. The measurement procedure and a number of results are described.