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用于偏振成像的液晶微偏振阵列研究进展

液晶与显示 2022年第3期37卷 292-309页

作者：张士元孙子珺穆全全彭增辉刘华刘畅中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室吉林长春130033 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049 东北师范大学物理学院吉林长春130033

微偏振阵列是分焦平面偏振计的核心元件。相较于纳米线栅阵列,液晶偏振阵列有着设计灵活、工艺简便、性能稳定等独特优势,有望实现高性价比、高精准度的偏振测量与成像。本文综述了近年来国内外科研团队针对液晶微偏振阵列展开的研究,... 详细信息

微偏振阵列是分焦平面偏振计的核心元件。相较于纳米线栅阵列,液晶偏振阵列有着设计灵活、工艺简便、性能稳定等独特优势,有望实现高性价比、高精准度的偏振测量与成像。本文综述了近年来国内外科研团队针对液晶微偏振阵列展开的研究,系统阐述了基于宾主型、偏振旋转型和相位延迟型3大类液晶偏振阵列的器件结构和工作原理,不同的液晶排列结构可以实现从单一线偏振到全Stokes矢量的测量和成像,最后讨论了液晶微偏振阵列与偏振探测技术相结合的发展趋势和应用中面临的挑战。

关键词：液晶器件微偏振阵列光控取向分焦平面偏振成像

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基于微偏振阵列的干涉型高光谱偏振成像方法

红外与激光工程 2017年第1期46卷 36-41页

作者：柏财勋李建欣周建强刘勤徐文辉南京理工大学先进固体激光工业和信息化部重点实验室江苏南京210094 南京理工大学电子工程与光电技术学院江苏南京210094

光谱和偏振辐射特性是实现精细目标识别的重要光学参量,融合光谱和偏振信息分量的光谱偏振成像探测技术有效利用两者的互补性,提高在复杂背景环境下的目标识别能力,在环境监测、军事侦察和大气分析等领域具有巨大的发展潜力。围绕目标... 详细信息

光谱和偏振辐射特性是实现精细目标识别的重要光学参量,融合光谱和偏振信息分量的光谱偏振成像探测技术有效利用两者的互补性,提高在复杂背景环境下的目标识别能力,在环境监测、军事侦察和大气分析等领域具有巨大的发展潜力。围绕目标的光谱和偏振信息探测问题,研究了一种基于微偏振阵列的干涉型高光谱偏振成像技术。在研究Sagnac干涉型高光谱成像技术的基础上,利用微偏振阵列调制原理引入Stokes偏振分量信息探测。通过分析系统的工作原理,设计了系统的干涉成像光路模型,并对光谱信息反演方法以及偏振信息提取方法进行了讨论分析。搭建了实验装置,对实际场景目标进行了光谱偏振成像实验,得到了较好的实验结果。研究表明:该光谱偏振成像技术不仅具有高光通量、高光谱分辨率的优点,而且能够实现偏振信息的同步获取。

关键词：光谱学傅里叶变换偏振成像微偏振阵列

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基于微透镜阵列偏振探测器的噪声性能研究

红外与激光工程 2015年第B12期43卷 189-195页

作者：于洵朱磊姜旭武继安李建强西安工业大学光电工程学院陕西西安710021 西安应用光学研究所陕西西安710065 中国兵器豫西工业集团公司河南南洋473000

偏振探测技术己经成为一种重要的探测手段,其机理研究对可见及近红外偏振探测的实际应用和结果分析具有重要的理论指导意义。随着微透镜阵列技术飞速的发展,微透镜阵列偏振探测器成为了新型的探测器。很多文献对微透镜阵列偏振探测器的... 详细信息

偏振探测技术己经成为一种重要的探测手段,其机理研究对可见及近红外偏振探测的实际应用和结果分析具有重要的理论指导意义。随着微透镜阵列技术飞速的发展,微透镜阵列偏振探测器成为了新型的探测器。很多文献对微透镜阵列偏振探测器的研究仅限设计及光学性能分析方面,但并没有给偏振度等效噪声评价的精确理论公式。针对微透镜阵列偏振探测器模型分析了探测器尺寸、偏振片消光比、入射光源的偏振和像素间串扰等因素,给出了偏振度等效噪声的精确理论公式,并用计算机进行了模拟分析。该研究对微透镜阵列偏振探测器性能提高具有重要的指导意义。

关键词：偏振度噪声微偏振阵列焦平面阵列

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宽波段红外双层狭缝金属线栅偏振阵列设计

光学学报 2024年

作者：史浩东韩鹏龚晨杰王祺孙洪宇吴雨芳王超王稼禹李英超长春理工大学吉林省空间光电技术重点实验室长春理工大学光电工程学院

针对宽波段红外实时偏振成像需求，本文提出一种宽波段红外双层狭缝金属线栅分焦平面偏振阵列结构构型。构建了双层狭缝金属线栅仿真模型，分析了6种非金属，3种金属材料组合和亚波长金属线栅结构参数对透过率、消光比的影响。基于等效... 详细信息

针对宽波段红外实时偏振成像需求，本文提出一种宽波段红外双层狭缝金属线栅分焦平面偏振阵列结构构型。构建了双层狭缝金属线栅仿真模型，分析了6种非金属，3种金属材料组合和亚波长金属线栅结构参数对透过率、消光比的影响。基于等效介质理论和时域有限差分法优化了栅脊高度、周期、占空比等金属线栅参数，分析了不同入射角度对双层狭缝金属线栅偏振性能的影响，设计并优化了十字结构金属铝隔离带宽度及高度，有效抑制了像元之间的偏振串扰。仿真分析了微偏振阵列整体结构在宽波段范围内的偏振调制性能。仿真结果表明：以三氧化二铝为基底、金属铝为栅脊、氮化硅为介质材料的组合，金属线栅周期140nm，栅脊高度120nm，十字金属隔离带宽度为40nm，可实现在3μm-12μm波段范围内，狭缝双层金属线栅透过率在75%-95%之间，消光比最大88dB，与传统金属线栅相比消光比提升约43%。设计的微偏振阵列适配640×512分辨率，17μm像元尺寸的宽波段非制冷红外焦平面阵列探测器。本研究对宽波段、高消光比、高透过率的金属线栅偏振阵列的设计具有借鉴意义，可为新一代红外成像器件的研发提供理论基础。

关键词：宽波段红外偏振成像微偏振阵列亚波长金属线栅光学串扰

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基于双通道剪切干涉的高光谱偏振成像方法

光学学报 2017年第10期37卷 134-144页

作者：刘成淼李建欣朱日宏崔向群南京理工大学电子工程与光电技术学院江苏南京210094 南京理工大学先进固体激光工业和信息化部重点实验室江苏南京210094 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所江苏南京210042

光谱偏振成像技术可同步测量目标的空间信息、光谱成分和偏振特性分量,在天文物理研究、大气成分的探测和生物医学等领域具有巨大的发展潜力。偏振信息的同步获取通常牺牲光谱成像的空间分辨率,为避免光谱成像空间分辨率的降低,提出基... 详细信息

光谱偏振成像技术可同步测量目标的空间信息、光谱成分和偏振特性分量,在天文物理研究、大气成分的探测和生物医学等领域具有巨大的发展潜力。偏振信息的同步获取通常牺牲光谱成像的空间分辨率,为避免光谱成像空间分辨率的降低,提出基于双通道剪切干涉的高光谱偏振成像方法。利用双矩形干涉器实现双通道剪切干涉,两个通道分别进行高分辨率干涉光谱成像以及基于微偏振阵列的光谱偏振成像。分析了双通道剪切干涉以及基于微偏振阵列调制的傅里叶变换光谱偏振成像原理,论述了光谱信息反演方法以及偏振信息提取方法。搭建了实验装置,对实际场景目标进行光谱偏振成像实验,获得了目标的高空间分辨率光谱图像和偏振分量信息。研究表明,该高光谱偏振成像技术可同步进行偏振成像测量和高分辨率光谱成像测量。

关键词：成像系统干涉光谱成像偏振成像双通道横向剪切微偏振阵列

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实时宽谱段偏振相机的像素配准与误差标定

传感器与微系统 2023年第5期42卷 108-111,116页

作者：代倩宁禹张文静曹毓国防科技大学前沿交叉学科学院高能激光技术湖南省重点实验室湖南长沙410073 青岛科技大学数理学院山东青岛266061

基于微偏振阵列的实时偏振相机实时性好,在目标跟踪、伪装识别等领域均具有重要应用价值,尤其在红外波段,目标的偏振图像特异性更为明显。然而,现有产品的工作谱段只限于400~750 nm,限制其进一步应用。为此,利用定制的微偏振阵列,将其... 详细信息

基于微偏振阵列的实时偏振相机实时性好,在目标跟踪、伪装识别等领域均具有重要应用价值,尤其在红外波段,目标的偏振图像特异性更为明显。然而,现有产品的工作谱段只限于400~750 nm,限制其进一步应用。为此,利用定制的微偏振阵列,将其安装在普通的互补金属氧化物半导体(CMOS)相机上,通过矩阵最小方差法与局部阈值法完成微偏振单元的像素级对准,最终实现了360~900 nm谱段的实时偏振成像。实验测试结果表明:在1 000像素×1 000像素分辨率下,相机的实时成像帧率大于15 Hz,经本文方法标定后的相机与现有成熟产品相比,偏振测量误差小于±3%,基本满足可见光—近红外波段的实时偏振成像需求。

关键词：偏振成像微偏振阵列误差标定

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分焦平面偏振成像系统的非均匀性校正

分焦平面偏振成像系统的非均匀性校正

作者：任佳敏内蒙古科技大学包头师范学院

学位级别：硕士

在众多偏振成像系统中,分焦平面偏振成像系统(Division of Focal Plane,Do FP)因其可以实时获取偏振信息的能力而受到重视。然而,分焦平面偏振成像系统固有的非均匀性误差严重影响了偏振图像的质量,限制了其应用范围。本文旨在对非均匀... 详细信息

在众多偏振成像系统中,分焦平面偏振成像系统(Division of Focal Plane,Do FP)因其可以实时获取偏振信息的能力而受到重视。然而,分焦平面偏振成像系统固有的非均匀性误差严重影响了偏振图像的质量,限制了其应用范围。本文旨在对非均匀性误差的校正方法进行研究。尽管先前的研究已在像素响应方面取得了进展,但对偏振信息均匀性的关注不足,且多数研究局限于实验室环境,未能扩展到自然场景。本研究在此基础上,深入分析了非均匀性误差的成因,并考虑到主透射率、次透射率、偏振角和增益、暗偏移这五个关键参量,构建了一个全面的非均匀性误差校正模型。为评估模型的可靠性,使用标准差(Standard Deviation,SD)作为指标,分析在不同光强、偏振角、波长、曝光时间条件下,校正模型对偏振图像的校正效果。实验结果表明,在多种条件下,校正后图像偏振信息的标准差均低于原始图像的标准差,即该校正模型在不同条件下,均能显著减少偏振图像的非均匀性,使得校正后的偏振信息更加均匀、准确。特别是,自然场景图像在校正后能够更清晰地区分人造物体与自然背景,从而有效提升了分焦平面偏振成像系统的应用价值。此外,实验还揭示了模型的校正效果会随着入射光强度的提高而上升,为进一步优化校正策略提供了重要线索。

关键词：分焦平面偏振成像系统微偏振阵列非均匀性误差校正方法