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基于光纤光栅斯托克斯参量的压力传感测量研究

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中国激光 2012年第6期39卷 100-105页

作者：叶振兴苏洋朱勇彭晖张启业解放军理工大学通信工程学院江苏南京210007

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... 详细信息

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。

关键词：光栅光纤光栅偏振态线双折射斯托克斯参量

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分振幅法偏振光斯托克斯参量测量系统

光电工程 2008年第5期35卷 93-97页

作者：程敏熙何振江黄佐华华南师范大学物理与电信工程学院广州510006

斯托克斯参量可全面描述光束的偏振态。设计了一个分振幅光度式斯托克斯参量测量系统,在分束镜之间加入1/4波片,使光路在同一平面上。用4个性能一致的探测器同时测量4束与斯托克斯参量有关的光束光强,用偏振片和1/4波片组合产生已知的... 详细信息

斯托克斯参量可全面描述光束的偏振态。设计了一个分振幅光度式斯托克斯参量测量系统,在分束镜之间加入1/4波片,使光路在同一平面上。用4个性能一致的探测器同时测量4束与斯托克斯参量有关的光束光强,用偏振片和1/4波片组合产生已知的偏振态来定标该系统,通过矩阵计算,实现快速测量光束的斯托克斯参量,从而确定光束的偏振态。实验结果表明,测量装置构建容易,调节方便。斯托克斯参量的四个分量测量实验值与理论值的偏差小于6%。

关键词：斯托克斯参量分振幅系统定标偏振计

基于斯托克斯参量测量的偏振共焦显微成像技术的研究

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光学学报 2014年第6期34卷 102-107页

作者：程怡唐志列华南师范大学物理与电信工程学院广东广州510006 广东省量子调空工程与材料重点实验室广东广州510006

提出了一种基于斯托克斯(Stokes)参量测量的偏振共焦显微成像新方法。以斯托克斯参量、偏振度、相位差、方位角和椭率角等偏振参量作为成像物理量,通过系统集成方法将斯托克斯参量测量系统整合到共焦显微成像系统,通过共焦显微成像系统... 详细信息

提出了一种基于斯托克斯(Stokes)参量测量的偏振共焦显微成像新方法。以斯托克斯参量、偏振度、相位差、方位角和椭率角等偏振参量作为成像物理量,通过系统集成方法将斯托克斯参量测量系统整合到共焦显微成像系统,通过共焦显微成像系统的显微物镜将激光聚焦到样品表面,而带有样品偏振信息的反射光进入斯托克斯参量测量系统进行偏振测量,把从斯托克斯参量测量系统中出射的4个斯托克斯光分别聚焦到4个点探测器进行光电探测,实现斯托克斯参量的共焦探测,同时获得同一物点的4个斯托克斯参量以及偏振度、相位差、方位角和椭率角等偏振参量。对样品进行二维扫描,获得不同物点的4个斯托克斯参量及其相关的偏振参量,利用计算机软件进行图像重建,从而获得样品的斯托克斯参量及其相关偏振参量的共焦显微图像。

关键词：斯托克斯参量共焦显微成像全偏振态成像

基于光栅透射光斯托克斯参量的实时压力传感方法及性能优化

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光学学报 2012年第11期32卷 265-271页

作者：苏洋张宝富朱勇叶振兴彭晖解放军理工大学通信工程学院江苏南京210007

提出了基于光纤光栅透射光斯托克斯参量测量的新型实时压力传感方法。深入分析了透射光第一斯托克斯参量和压力所致线双折射之间的单调变化关系。分析表明,入射线偏振光入射角度以及相应测量波长点的选择对系统灵敏度、线性度及动态范... 详细信息

提出了基于光纤光栅透射光斯托克斯参量测量的新型实时压力传感方法。深入分析了透射光第一斯托克斯参量和压力所致线双折射之间的单调变化关系。分析表明,入射线偏振光入射角度以及相应测量波长点的选择对系统灵敏度、线性度及动态范围有重要影响。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,实验数据验证了压力和透射光第一斯托克斯参量之间的单调变化关系,证明了此方法的可行性。最后对实验误差和系统性能进行了分析并提出了改进方案。

关键词：光栅光纤光栅压力传感线双折射斯托克斯参量

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偏振光斯托克斯参量的高速实时测量技术

光学学报 2007年第4期27卷 659-662页

作者：覃兆宇程兆谷张志平朱健强中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室上海201800

为了满足对高速变化的偏振态的测量,提出一种能够对偏振态实现高速测量的技术。阐述了利用1/4波片与起偏器测量偏振光的斯托克斯参量常规的原理和方法,根据高速测量的要求推导出了新的斯托克斯参量计算公式,并依据此公式设计了基于多通... 详细信息

为了满足对高速变化的偏振态的测量,提出一种能够对偏振态实现高速测量的技术。阐述了利用1/4波片与起偏器测量偏振光的斯托克斯参量常规的原理和方法,根据高速测量的要求推导出了新的斯托克斯参量计算公式,并依据此公式设计了基于多通道偏振态高速测量的方案,设计了具体的方法并编写了控制与算法程序。测试表明,该系统的测量速度达到了每秒700次偏振态测量,测量速度主要由电子线路的性能决定,测得的结果稳定可靠实现了光纤传输偏振态的高速测量。

关键词：导波光学偏振态高速测量多通道庞加莱球斯托克斯参量

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分振幅斯托克斯参量的椭偏测厚方法

光电工程 2009年第7期36卷 100-106页

作者：程敏熙何振江黄佐华华南师范大学物理与电信工程学院广州510006

为了实现对纳米级薄膜的快速测量,运用了基于分振幅斯托克斯参量测量的椭偏测厚的方法,对该方法中的原理、计算和参量测量方法进行研究,并构建了实验系统。首先,设计了一个光路在同一平面上的分振幅斯托克斯参量测量装置,用偏振片和1/4... 详细信息

为了实现对纳米级薄膜的快速测量,运用了基于分振幅斯托克斯参量测量的椭偏测厚的方法,对该方法中的原理、计算和参量测量方法进行研究,并构建了实验系统。首先,设计了一个光路在同一平面上的分振幅斯托克斯参量测量装置,用偏振片和1/4波片组合产生已知的偏振态来定标该装置,用4个性能一致的光电探测器实现快速测量光束的斯托克斯参量。然后用实验系统测量纳米级薄膜样品的入射和反射偏振光的斯托克斯参量,求得椭偏参量ψ和?,再求得薄膜样品的厚度d和折射率n。讨论了斯托克斯参量测量的误差问题,最后与常用的消光法椭偏仪作了对比测量实验。测量结果与椭偏消光法比较,d和n的相关系数均大于85%,说明两仪器有很好的一致性。实验研究表明,该方法通过测量入射光和反射光的偏振态,能快速测量纳米级薄膜的参数。系统构建容易,调节方便,定标简单。

关键词：斯托克斯参量分振幅椭偏参量薄膜测量椭偏测厚法

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斯托克斯参量二维分布测量系统研究

斯托克斯参量二维分布测量系统研究

作者：向杰哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

偏振是光波的一个重要性质,在材料科学、光学、生物医学及天文学等领域中,光偏振态的测量具有十分重要的意义。偏振测量从基本原理上分为分振幅与偏光调制两种方法。其中,分振幅法将入射光分为多个光学支路同时探测,并近实时地测量出描... 详细信息

偏振是光波的一个重要性质,在材料科学、光学、生物医学及天文学等领域中,光偏振态的测量具有十分重要的意义。偏振测量从基本原理上分为分振幅与偏光调制两种方法。其中,分振幅法将入射光分为多个光学支路同时探测,并近实时地测量出描述待测光偏振态的全部斯托克斯参数。它具有测量速度快、结构紧凑、无须旋转光学元件和操作方便等优点。在过去的几年里,国外研究人员在光偏振态二维分布测量技术这个领域里做了大量工作,研制出了多种基于偏光调制法的偏振态二维分布测量系统,但对基于分振幅法的偏振态二维测量技术的研究甚少;在国内,对偏振态二维分布测量技术的研究还处于起步阶段。本文对分振幅光偏振态二维分布测量技术做了如下研究工作:(1)研制了基于分振幅法的偏振态二维分布测量系统。设计了光学系统;搭建了用于Stokes参数测量的4-CCD图像采集系统,编写了基于MultiCam的图像采集处理程序,实现了四路视频信号的采集、传输、实时处理与显示。(2)4-CCD图像自动配准算法的研究。在偏振态测量过程中,仪器矩阵定标和Stokes矩阵运算,需要将4-CCD采集的图像配准。在分析了目前常用的各种图像配准方法优缺点的基础上,根据Stokes参数测量图像的特点,提出了一种基于图像边缘的最小二乘圆拟合图像配准算法。实验表明,本算法实现简单,配准精度较高,效果令人满意。(3)光偏振态二维分布测量装置的实验验证。首先,采用Equator-Poles定标法,获得了测量系统的仪器矩阵。然后,利用偏振态发生器产生一系列已知偏振态的偏振光进行测试。测试结果表明,在工作波长632.8nm时,斯托克斯参数的测量值与理论值的平均偏差小于6%。详细地分析了产生偏差的主要原因。偏振态二维分布测量技术是当前研究的热点,本文的工作对于分振幅法偏振态二维分布测量技术的实现及数据处理的研究,具有一定的参考价值。

关键词：偏振态二维分布测量分振幅斯托克斯参量图像配准