基于多角度偏振相机的城市典型地物双向反射特性研究

基于高空间分辨率多角度偏振相机(directional polarimetric camera,DPC)获取的中国珠江三角地区典型地表多角度航空数据,在航空尺度上反演得到城市区域四种典型地物的三种半经验双向反射率(bidirectional reflectance distribution function,BRDF)模型的参数,并对模型精度进行分析.结果表明,三种半经验BRDF模型对多角度反射率数据都有较好的拟合能力,其中,Ross-Li模型对森林类型的拟合误差最小,Ross-Roujean模型对裸土类型的拟合误差最小,RPV模型对城市和灌木类型的拟合误差最小.在此基础上,重点分析了四种城市典型地物高空间分辨率的双向反射特性,研究发现,不同地物的反射率存在差别,但整体趋势都随着散射角的变大而变大.城市区域典型地物类型双向反射特性的研究,将为基于遥感数据探测地表和大气物理光学参数提供理论支持.     

高斯涡旋光束在自由空间传输中电场和磁场的偏振奇点

利用矢量菲涅尔衍射积分公式, 以高斯涡旋光束为例, 推导出傍轴高斯涡旋光束在自由空间传输过程中电场分量和磁场分量的解析表达式, 详细研究了自由空间中电场和磁场的偏振奇点变化规律. 结果表明, 高斯涡旋光束在自由空间传输中, 存在二维和三维电场和磁场的偏振奇点, 其位置一般不重合. 改变光束束腰宽度比、 振幅比以及传输距离, 偏振奇点出现移动. 在二维电场和磁场中, 当满足一定条件时, 会有V点产生.     

运动双原子与光场依赖强度耦合系统中的纠缠操纵与量子态制备

将Tavis-Cummings模型推广到同时考虑原子运动及与光场依赖强度耦合的情况.运用原子约化熵和Concurrence操纵了该系统在真空场、弱相干场和强相干场条件下,双原子-场之间以及双原子之间纠缠演化特性.以此为依据,选择双原子与场相互作用时间、选取双原子纠缠因子、调节场模结构参数,控制系统纯态概率幅和选择测量,制备了双原子-场W类态、双原子Bell态、Bell态原子保真态、光场的单光子态、双光子态及稳定的数态.实现了双原子Bell态突然产生及有限时间内的保持、Bell态原子周期量子回声的形成及其信息(态)持续保真.结果表明,该系统具有强大的量子信息功能,为量子信息处理的实验实现提供了物理载体和理论参数.     

脉冲光纤激光被动相干偏振合成研究

提出了脉冲激光被动相干偏振合成方案．利用光反馈环形腔结构实现多路激光的自组织被动锁相,利用级联偏振合柬的结构实现多路激光偏振合成,实现多路相干光束同轴输出．开展了4路脉冲激光相干偏振合成实验研究,获得了91．9％的合成效率,可获得时域、空域特性均十分稳定的合成脉冲激光．该方案为获得高功率脉冲光纤激光提供了一条可行的技术途径．     

Tight focusing properties of double-ring-shaped azimuthally polarized beam through annular high numerical aperture

基于Richards-Wolf矢量衍射积分公式,研究了双环角向偏振光束经环状高数值孔径透镜的聚焦特性,推导了双环角向偏振光束经环状透镜深聚焦的光强表达式.根据数值模拟结果,比较了相关参量的变化对深聚焦特性的影响.研究表明:入射光束经环状高数值孔径透镜聚焦后,在焦平面得到了具有广泛应用的亚波长空心光斑,并且入射光束的相关参数和聚焦透镜的数值孔径大小都会影响光束的聚焦特性,使聚焦空心光斑达到亚波长量级;双环角向偏振光束经环状高数值孔径透镜的聚焦以后,在焦平面附近产生了一个更长的焦深(约28倍入射光波长).     

偏振光天文导航定位能力分析

基于天空光偏振特征的天文导航方式是最近发展起来的一种自动天文导航方式,其定位能力直接决定了它的发展应用价值.针对舰船偏振光天文导航方式,从天空光偏振角的探测模型和单天体天文定位的船位误差模型出发,建立了偏振光天文导航的误差模型.利用该模型,仿真计算分析了偏振光天文导航的定位能力.分析表明:当太阳位于探测装置的正横方向且天顶角较大时,探测到的天空光偏振角对太阳方向的变化最敏感,最有利于偏振光天文导航;当偏振角的测角准确度达到角分水平时,偏振光天文导航方式的自动定位准确度可达海里级,可用于辅助惯性导航.     

有分压电阻和e偏振非相干背景光辐照的光折变晶体中非相干耦合空间孤子对

为了得到光折变晶体中非相干耦合空间孤子对统一理论的结果,基于单光子光折变空间光孤子的基本理论模型,建立了稳态条件下有分压电阻和e偏振非相干均匀背景光辐照的单光子光伏光折变晶体中非相干耦合空间孤子对理论.研究表明:这种孤子对是由两束偏振方向和波长都相同的互不相干光束耦合形成的,孤子对两光束都能在晶体中稳定传播;当分压电阻、e偏振背景光、外加电场和光伏场取不同值时,可获得14种光折变非相干耦合空间孤子对.本文的结果对完善和充实光折变空间孤子理论体系有重要意义.     

Polarization modulation in single-frequency He-Ne laser with an anisotropy feedback cavity

The polarization state is modulated by tilting birefringence component placed in the feedback external cavity.The variation of the polarization state in one period of modulation is found to be similar to sine wave.The periods become increasingly smaller.The maximum of variation in one period decreases against the rotated angle.The experimental phenomenon is subjected to the change of optical path and secondary reflection.The phenomenon is analyzed theoretically based on geometrical optics and crystal optics.High-accuracy measurements of absolute and relative angles can be realized based on the experimental phenomenon.The angle resolution is 0.1 arcsec in theory.     

Beam cleanup of a 532-nm pulsed solid-state laser using a bimorph mirror

A successful beam cleanup of a 5-mJ/200-μs pulsed solid-state laser system operating at 532-nm wavelength is demonstrated. In this beam cleanup system, a wave-front sensor-less adaptive optics (AO) system is set up with a 20-element bimorph mirror (BM), a high-voltage amplifier, a charge-coupled device camera, and a control software implementing the stochastic parallel gradient descent (SPGD) algorithm. The brightness of the laser focal spot is improved because the wave-front distortions have been compensated. The performance of this system is presented and the experimental results are analyzed.     

Polarization-locked VCSEL with PM fiber pigtail for quantum communication

Quantum communication is a new technology requiring a stable and reliable laser source for communication security. A new kind of polarization-locked vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL) with polarization maintaining (PM) fiber pigtail is fabricated as a decoy state laser source. The VCSEL is packaged in a standard butterfly box integrated with thermoelectric coder (TEC) and thermistor. The optical pulse width of full-width at half-maximum (FWHM) is smaller than 400 ps with a 100-MHz on/off modulation frequency. The results reveal that modulation range is better than 4. Moreover, the polarization is stable, and the power extinction ratio is larger than 25. The center wavelength is 850 nm, and the SMSR is better than 40 dB.