斯托克斯光偏振态测量系统的优化

为了满足光偏振态分振幅测量模块（DOAP）对分光棱镜复杂且严格的加工要求,采用在经典DOAP透射光路及反射光路各引入一块波片的方法,组成改进后的光偏振态测量模块。推导了新的仪器矩阵表达式,通过分析波片参量对仪器矩阵条件数的影响,得到了最佳波片的参量及其关系。结果表明,优化后的斯托克斯椭偏仪测量薄膜样品的厚度和折射率的标准差分别为0.1nm和0.001。通过选择波片的最佳方位角或相位延迟量可以实现斯托克斯椭偏仪仪器矩阵的优化,从而提高系统的测量稳定性及可靠性。     

基于四象限探测器的斯托克斯向量测量仪

四象限探测器的各探测器互相匹配,被广泛应用于光束准直等应用中,适合于测量和监控快速变化或漂移的光束.通过研究,提出了一种基于四象限探测器的偏振态测量装置.该装置在四象限探测器的每一个探测器前放置经过不同检偏方向的偏振片及特定相位延迟和快轴方向的波片,构成四个检偏通道,并通过探测器上的光强计算得到入射光的斯托克斯向量.不同偏振片的偏振方向以及波片的相位延迟和快轴方向经过优化设计确定,以便降低测量误差并提高测量稳定性.该斯托克斯向量测量仪能够实现入射光偏振态的同时测量与高速输出,对于动态偏振系统的监控具有独特优势.通过类似优化设计,亦可扩展系统使用波段,改善红外波段测量效果.     

旋转光纤中的拍长与偏振态保持能力

理论分析了旋转光纤在不同参考坐标系中的拍长及其与旋转光纤偏振态保持能力之间的关系——结果表明,旋转光纤没有确切的拍长定义,只有近似的用于描述旋转光纤偏振态保持能力的拍长计算公式。     

风振对OPGW偏振态和通信的影响

光纤复合架空地线(OPGW)中光信号的偏振态会因风振而改变,进而导致系统性能的劣化.为了了解风振对OPGW偏振态的影响,通过实验模拟了在不同摆动情况下OPGW的偏振态变化,并基于所测试的数据分析了偏振态的变化规律和风振对相干光通信的影响,给出了相干光通信系统中所需要补偿算法的计算依据.实验结果表明:2种风振导致的信号光...     

基于虚拟仪器的斯托克斯参量测试系统

采用旋转波片法搭建了一套偏振态斯托克斯参量自动检测系统,每秒可以处理和显示15个偏振椭圆。该系统采用数据采集卡和LabVIEW软件来组成虚拟仪器,通过数据插值与重采样技术对旋转角度进行精确定位,消除了电机转速不稳定带来的系统误差。根据米勒矩阵得出透射光强随旋转角度的变化方程,并与实时采集的测量数据进行对比拟合,通过傅里叶变换得出曲线方程中的待定系数,给出对应的斯托克斯参量,并计算光波的电场分量及相位差,确定出射光的椭圆偏振消光比、长轴方向与椭圆旋向。还考查了本底噪声对测量结果的影响,比较了旋转波片与旋转检偏器两种测试方法的优缺点。     

基于线偏振片和液晶可调滤光片的斯托克斯参量测量系统

为了快速获得无抖动偏振图像,本文提出了一种实时测量斯托克斯参量的新方法,即在固定不动的液晶可调滤光片（LCTF）前加一块可旋转的偏振片,使入射光依次经过线偏振片和LCTF到达CCD,然后通过计算接收到的光强得出斯托克斯参量,确定光束的偏振态,得到偏振图像。通过计算发现,当LCTF透光轴与系统X轴的夹角为π／8,偏振片透光轴与系统X轴夹角分别为0、π／4、π／2和3π／4时,偏振参数的获得就比较简单。偏振片的旋转代替了LCTF的旋转,测量的偏振图像无抖动,偏振度和偏振角图像精确。该系统可以获得较高的帧频,在目标识别和反伪装领域具有重要的应用价值。     

用TS 算法实现三波片型PSG 的偏振态快速转换

设计了一种三波片型偏振态发生器(PSG),分析PSG 的结构特点,导出了Stokes 参量的变换关系。基于禁忌搜索(Tabu Search,TS)算法原理,提出了一种既能实现偏振态的快速变换又能降低晶体两端电压的控制算法。仿真结果表明,采用该控制算法,PSG 能够将输入的线偏光转换为任意偏振光,绝对精度可达0.07%。如果把Stokes 参量S2 和S3限定在Poincare 球的特定区域内,通过该控制算法可产生所需的偏振态并保证控制电压大小在120 V 以内。最后,通过实验验证该算法能够满足单光束连续变量相干光通信编码的需要。     

一种基于偏振调制的单模光纤偏振漂移补偿算法

本文提出了一种单模光纤偏振漂移补偿新算法，该算法不仅适用于简单的一维调制，也同样适用于复杂的二维调制。同时该算法不再局限于极化分割式的斯托克斯接收机。这对于充分发挥偏振调制的潜力和降低系统造价，提高系统性能有着重要意义。这一算法的计算机模拟结果也在本文中给出。一些和算法有关的问题在本文中作了必要的讨论。     

半导体光放大器偏振旋转效应的矩阵分析及应用

应用Mueller矩阵的极分解,对半导体光放大器(SOA)的偏振旋转效应进行了精确的实验分析.SOA的Mueller矩阵可以分解为双折射MR、偏振相关增益MD、和去偏振M△三项,其中MR决定偏振旋转(PR)的角度θ,并可由公式θ=arccos[Tr(MR)/2-1]计算.实验采用计算机控制的测量系统得到SOA的Mueller矩阵.分析结果表明,SOA的自发辐射会降低输入信号的偏振度;PR角只与输入波长成线性关系而与注入电流及输入光功率均为非线性关系.实验进一步研究了抽运探测方案中的光诱导偏振旋转(PPR)和交叉增益调制效应,发现输出光的PR角及光功率与控制光强度非线性相关,而且控制光大约为3.5 mW时即可产生正交偏振旋转.由此实现了一种光控的高速偏振开关,此开关响应时间小于300 ps,可用于Gb/s级的高速数据通信.     

偏振态调谐光纤滤波器的主偏振态分析

应用主偏振态理论,分析了偏振态可调谐物理机制,建立了偏振态可调谐双折射光纤 滤波器理论分析模型,并研究了可调谐滤波器特性与检偏器偏转角、信号偏振态等结构参数之间的关系。研究表明,滤波器调谐特性主要取决于信号光偏振分量相位差,而与信号光偏振矢量幅度、检偏器偏转角无关;适当地选取偏振矢量取向角以及检偏器偏转角,通过合理控制信号光偏振分量相位差,可以使滤波器实现线性等幅调谐。     

基于光纤光栅斯托克斯参量的压力传感测量研究

利用光纤光栅的偏振特性感知外界参量变化是光纤光栅传感的新研究热点。提出利用光纤光栅第一斯托克斯参量s1感知外界压力的新方法。推导了光纤光栅压力所致线双折射和s1参量的关系,建立了压力、线双折射和s1参量三者之间的关系模型,分析了线偏振光入射角度对s1参量的影响。仿真表明,偏振光入射角度影响s1曲线的基准值,同时也影响左右波长测量点的对称性和线性度。利用光纤光栅和高速在线检偏器搭建了实时压力测量系统,测量了不同偏振光入射角度下s1参量受压力所致线双折射的影响曲线,验证了理论仿真结果。     

基于SOA非线性偏振旋转效应谐波锁模光纤激光器的数值研究

基于半导体光放大器(SOA)的锁模光纤环行激光器因其能得到高质量、高重复率的光脉冲而受到人们的广泛关注.在考虑SOA非线性偏振旋转效应下,建立了基于SOA的谐波锁模光纤激光器理论模型,利用该模型,着重研究了在不同SOA注入电流情况下,SOA非线性偏振旋转效应对谐波锁模光纤激光器输出脉冲波形、峰值功率及脉冲宽度的影响.研究结果表明:当SOA注入电流分别为102 mA和106 mA时,可以获得峰值功率为0.16 mW和0.56 mW、脉冲宽度为6 ps和19.8 ps的稳定锁模脉冲.     

一种新型偏振态综合仪的实验研究

提出一种新型的偏振态综合仪的实现方案。该方案通过激光光源、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（SOP）的产生。利用二维平面几何方法,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,该仪器可以高精度产生任意SOP,且具有成本低、易于实现和控制算法简单等优点。该仪器在研究偏振相关效应对光纤通信系统和光器件的影响具有重要应用价值。     

复平面中偏振态变换的研究

介绍了描述光波偏振态的复平面法,提出了在复平面上利用偏振传递函数解决偏振光通过延迟器件的偏振态变换问题。这种新的方法具有直观、简便的特点,适用于各种偏振态的变换。     

基于混沌映射的偏振移位键控光通信系统

提出了一种基于数字混沌与偏振移位键控(PolSK)技术的光保密通信系统.该系统选取几种偏振态部分或完全相同的PolSK方式,在系统不同时钟周期,发送端根据实时产生的数字混沌序列选用不同的PolSK方式调制信息,接收端利用同步的混沌序列与相应的PolSK方式解调信息.数字混沌序列的伪随机特性使得该系统的PolSK调制方式呈现无规则变化.当星座点个数不少于6且选用的PolSK方式不少于4种时,可选的PolSK组合超过1060种,系统的密钥空间庞大.用OptiSystem和Matlab软件相结合的方法进行了系统仿真,并做了一定的数值分析.仿真与分析结果表明,该光通信系统通信正常,具有较强的保密性.     

单光子偏振态实现量子密钥分配的方案

提出一个基于单光子偏振的量子密钥分配方案.在这个方案里, Alice首先制备一串任意单光子态,然后发送给Bob.Bob只需对其进行一个U操作,再发回Alice.最后Alice对单光子态进行测量,即可实现量子密钥分配.此方案需要一个无噪声信道,优点在于仅仅需要单光子态,以及局域操作和单光子偏振态的测量,这些都非常易于实现.最后其安全性也是有理论保证的.     

基于偏振态变化时延估计的分布式光纤传感系统

提出一种基于偏振态（SOP）变化时延差估计的分布式光纤传感系统。本系统采用两个直流光信号在传感光纤中双向注入,振动会对正向和逆向光造成SOP变化,在各自的尾端利用起偏器检测SOP变化并转换为光强信息。两路信号间的时延差表明了振动的位置信息。对时延差形成的原因进行了理论分析,并阐明利用互相关算法计算该时延差并进行分布式传...     

基于Stokes参量法测量矢量光束偏振态的方法

矢量光束的偏振态检测是矢量光束研究的关键技术。论文研究了基于Stokes参量法测量矢量光束偏振态的方法,介绍了该方法的基本原理和实现过程。基于猫眼腔激光器和马赫-曾德干涉仪生成了4种不同偏振态分布的轴对称线偏振矢量光束,并用Stokes参量法计算了生成光束的四个Stokes参量,以及光束每个像素点上的椭圆取向角和椭圆率角,得到了生成光束的偏振纯度。实验结果证明了Stokes参量法可有效实现矢量光束的偏振态检测。     

基于PSO算法的硅基C波段低损耗紧凑型偏振分束旋转器

提出了一种基于模式演变原理的紧凑型偏振分束旋转器（Polarization Splitter Rotator,PSR）。该器件由锥型TM0-TE1模式转换器与非对称定向耦合（Asymmetric Directional Coupler,ADC）结构的模式分束器组成,经粒子群算法（Particle Swarm Optimization,PSO）和样条插值原理优化后的器件总长度仅为45μm。利用时域有限差分法（Finite Difference Time Domain method,FDTD）对器件进行仿真,数值结果表明：输入TE0模式时,在100 nm(1500～1600 nm)带宽内具有低插入损耗（<0.007 dB）、低串扰（<-28.7 dB）、高偏振消光比（>49.1 dB）;输入TM0模式时,在整个C波段内具有低插入损耗（<0.34 dB）,低串扰（<-47.1 dB）,高偏振消光比（>15.5 dB）,且在中心波长1550 nm处插入损耗值仅为0.06 dB。此外,对器件的公差进行了分析,结果表明该器件具有良好的鲁棒性。所设计的PSR具备低...     

基于偏振成像和图像融合的目标识别技术

提出了一种基于偏振特征的目标识别技术.实验采用He-Ne激光作为照明光源,根据目标散射光偏振度的差异,利用DSP图像采集系统获取了目标的偏振图像,并利用图像融合技术计算了目标的Stokes图像和偏振度图像.结果显示:偏振成像有效地滤除了杂乱背景散射光的影响,明显提高了目标成像的对比度和分辨率.所以偏振成像技术可以有效地提高目标探测和识别效率.