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基于参量放大器的铯原子D2线明亮偏振压缩光源的产生

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物理学报 2020年第1期69卷 272-279页

作者：左冠华杨晨赵俊祥田壮壮朱诗尧张玉驰张天才山西大学光电研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室极端光学协同创新中心太原030006 山西大学物理电子工程学院太原030006 浙江大学物理系杭州310027

原子线共振波段量子光源的制备在精密测量以及研究非经典光与物质的相互作用方面具有重要意义.本文报道了在实验上首次利用低于阈值的环形光学参量放大器产生铯原子D2线的明亮偏振压缩光.实验上利用参量放大过程产生了波长852 nm附近三... 详细信息

原子线共振波段量子光源的制备在精密测量以及研究非经典光与物质的相互作用方面具有重要意义.本文报道了在实验上首次利用低于阈值的环形光学参量放大器产生铯原子D2线的明亮偏振压缩光.实验上利用参量放大过程产生了波长852 nm附近三个斯托克斯参量的偏振压缩光源,在频率为2-10 MHz范围内,实测最大压缩达4.3 dB,考虑探测及传输等因素,参量放大器出射的压缩为5.2 dB(即标准量子噪声基准的30.2%).该原子线共振的量子光源在量子存储、光与原子相互作用和超越标准量子极限的精密测量等领域具有重要的应用价值.

关键词：斯托克斯参量参量放大器偏振压缩光

旋转波片法成像斯托克斯偏振仪误差标定和补偿

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中国激光 2015年第7期42卷 237-244页

作者：张雪冰李艳秋郑猛李建慧北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室北京100081

旋转波片法成像斯托克斯偏振仪由可旋转的1/4波片、固定的检偏器、成像光学器件和光电探测器构成,1/4波片的快轴方位角误差和相位延迟量误差是旋转波片法成像斯托克斯偏振仪的主要误差源,对其进行误差标定和补偿,可有效提高测量精度。为... 详细信息

旋转波片法成像斯托克斯偏振仪由可旋转的1/4波片、固定的检偏器、成像光学器件和光电探测器构成,1/4波片的快轴方位角误差和相位延迟量误差是旋转波片法成像斯托克斯偏振仪的主要误差源,对其进行误差标定和补偿,可有效提高测量精度。为此,通过研究旋转波片测量法和傅里叶分析法,推导出入射光束斯托克斯参量与1/4波片参数误差之间的关系式,从而提出一种误差标定新方法,该方法以水平线偏振光作为标准参考光,对标准参考光进行测量,计算得到1/4波片的参数误差,并将其代入相应理论公式中,从而实现误差补偿。实验结果表明,通过误差标定和补偿,成像斯托克斯偏振仪的平均测量精度由原来的5.12%提高至1.78%,验证了该方法的有效性。

关键词：测量偏振检测标定斯托克斯参量旋转1/4波片法

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斯托克斯光偏振态测量系统的优化

激光技术 2017年第1期41卷 74-78页

作者：曾亮维蔡元静谭础深黄佐华华南师范大学物理与电信工程学院广州510006

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... 详细信息

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。

关键词：测量与计量光偏振态测量条件数斯托克斯参量

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低双折射光纤中拉曼增益对光偏振态的影响

物理学报 2015年第3期64卷 345-350页

作者：王美洁贾维国张思远门克内木乐杨军张俊萍内蒙古大学物理科学与技术学院呼和浩特010021

利用包含拉曼增益的耦合非线性薛定谔方程,导出了斯托克斯参量表示的含拉曼增益的杜芬方程,通过椭圆积分求出了杜芬方程的解析解,重点分析了光波在低双折射光纤中传播时,拉曼增益对其偏振态演化的影响结果表明当输入功率与运动常量满足... 详细信息

利用包含拉曼增益的耦合非线性薛定谔方程,导出了斯托克斯参量表示的含拉曼增益的杜芬方程,通过椭圆积分求出了杜芬方程的解析解,重点分析了光波在低双折射光纤中传播时,拉曼增益对其偏振态演化的影响结果表明当输入功率与运动常量满足一定关系时,拉曼增益改变了光波传输时其偏振态演化周期.

关键词：拉曼增益低双折射斯托克斯参量偏振态

基于数字全息及复用技术的全场偏振态测试方法

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物理学报 2013年第22期62卷 194-200页

作者：马骏袁操今冯少彤聂守平南京理工大学电子工程与光电技术学院南京210094 南京师范大学物理科学与技术学院南京210097

提出了一种在数字全息记录系统中利用偏振和角分复用技术对光场进行偏振态检测的方法.将全息系统中的一束参考光分为偏振方向相互正交、初相位相同的两束光,并分别与物光相同偏振方向的两个分量干涉,形成两幅子全息图,同时记录在一帧画... 详细信息

提出了一种在数字全息记录系统中利用偏振和角分复用技术对光场进行偏振态检测的方法.将全息系统中的一束参考光分为偏振方向相互正交、初相位相同的两束光,并分别与物光相同偏振方向的两个分量干涉,形成两幅子全息图,同时记录在一帧画面中.为了分开记录到的物光两个分量,系统中利用了角分复用技术,即在两束参考光中引入不同载频,使物光两分量的频谱位于全息图频谱面的不同区域.通过滤波、逆傅里叶变换和衍射计算,获取距离全息图不同位置处物光两正交分量复振幅信息.利用复振幅信息,可以构建被测物光的斯托克斯参量和琼斯矢量,从而表征物光的偏振态.实验中,通过对一束椭圆偏振光进行偏振态测量以及对该光束在不同空间位置处的偏振态进行表征,表明该方法可以实现光束偏振态全场测试,并且具有较高的可靠性.

关键词：数字全息偏振态琼斯矢量斯托克斯参量

光传输系统中的多载波光源及斯托克斯直接接收技术研究

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光传输系统中的多载波光源及斯托克斯直接接收技术研究

作者：张悦北京邮电大学

学位级别：硕士

随着通信业务量的不断增加,人们对通信传输容量及速率的要求越来越高。为了提高系统的传输速率,可以应用光复用技术,实际的光复用系统中一般使用多个激光器作为光源。由于激光器易受环境因素影响而造成频率的不稳定,多个激光器的使用也... 详细信息

随着通信业务量的不断增加,人们对通信传输容量及速率的要求越来越高。为了提高系统的传输速率,可以应用光复用技术,实际的光复用系统中一般使用多个激光器作为光源。由于激光器易受环境因素影响而造成频率的不稳定,多个激光器的使用也会极大增加光通信系统的成本,这些局限性影响了系统的商业化应用。使用相干接收技术作为接收端的光通信系统,可以获得较大的信噪比,具有多种调制方式,且频率选择性能较好,这使得相干接收技术成为近年的研究热点。但是相干接收方式需要在接收端使用一个本振激光器产生的本振光信号与接收光信号进行混频,当通信系统需要在不同区域位置间跨接时,大量的本振激光器的使用也会造成通信成本的增加,同样制约光通信系统的商业化应用。为降低通信系统成本,论文主要围绕光通信系统中两个方面的内容进行了理论分析和实验研究:一是采用深度调制电光调制器方法实现多载波光源;二是采用斯托克斯直接接收技术实现信号解调。取得的成果与创新点如下:1、围绕实现多载波光源的方法展开研究,理论研究了基于级联相位调制器、混合级联相位调制器和马赫-曾德尔调制器(MZM),以及循环移频器实现多载波光源的三种方法,分析了不同实现多载波光源方法的性能,及其在光通信系统中的应用。其中,级联相位调制器、混合级联相位调制器和MZM的方法主要适用于Tbit/s的光传输系统中;采用循环移频器的方法可以面向1OTbit/s的光传输系统。2、理论研究了斯托克斯直接接收技术,提出了一种新型的基于3*3耦合器的斯托克斯直接接收方案。理论研究表明,在系统的误码率和信噪比性能上,基于3*3耦合器的斯托克斯直接接收方法与基于90°混合器的斯托克斯直接接收方法性能基本相同,而基于3*3耦合器的斯托克斯直接接收方法的结构更简单,成本更低。3、研究了多载波光源和斯托克斯直接接收技术的通信系统,对发射端采用基于级联相位调制器的多载波光源,接收端应用斯托克斯直接接收技术的系统进行了理论和仿真研究,最后通过实验得到了在不同传输距离下的系统的功率、误码率,并以此进行了系统的性能分析。4、研究了不同调制方式的系统表现,搭建了实验系统,实验实现了各种调制码型,包括OOK,BPSK,QPSK,并分析比较不同码型的性能及对系统的影响。

关键词：调制斯托克斯参量直接接收技术自相干接收 3*3耦合器多载波光源

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近海斯托克斯成像技术

近海斯托克斯成像技术

作者：万杰中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

偏振光技术近年来发展迅速,光束的偏振状态已被人们了解和应用。随物体纹理、表面结构、光入射角度的不同,反射光波的偏振状态也不尽相同,反射光的偏振状态蕴含了物体表面的多种信息,其提供的偏振度、图像的强度、椭偏率和偏振角等信息... 详细信息

偏振光技术近年来发展迅速,光束的偏振状态已被人们了解和应用。随物体纹理、表面结构、光入射角度的不同,反射光波的偏振状态也不尽相同,反射光的偏振状态蕴含了物体表面的多种信息,其提供的偏振度、图像的强度、椭偏率和偏振角等信息反映了被测物体的不同物理特性,把信息量从三维(空间、光谱和光强)扩展到多维(光强、光谱、空间、偏振度、椭偏率以及偏振角)。斯托克斯成像技术是以成像光的斯托克斯参量的获取和处理为主的偏振水下成像技术,具有成像准确度高、信息丰富,各参量图像间互补性和冗余性强等优点,是一种较为理想的近海水域浑浊水体中的成像方法。为提高成像系统的成像精度,本文在传统的偏振成像系统中使用了液晶相位延迟器(LCVR)替代传统的相位调制器件。液晶相位延迟器是一种新型的向列型的液晶材料做成的偏振器件,可以改变控制电压从而得到不同延迟量的偏振光。文中对LCVR两种波长入射光的调制电压和相位关系进行了精确标定,并以此为基础搭建了基于LCVR的近海水下斯托克斯成像系统,消除了波片手动调节带来的误差,提高了系统的精度,获得了较为理想的实验结果。研究中发现,由于海水中特殊的成像环境,水下电视常用的普通光学成像方法拍摄到的图像色彩对比度差,不利于人眼识别目标。为了克服以上困难,本文建立偏振信息空间模型,采用斯托克斯成像和图像处理技术相结合的技术手段突出了目标特征,将斯托克斯成像技术和HSV颜色空间相结合,将物体反射光的的偏振度P与偏振角θ的数值分别对应到HSV空间内,将其在HSV颜色空间中展现出来,实验结果证明,这种水下视频信号彩色化处理的方法可以提高水下图像的识别和分辨能力。

关键词：分辨率斯托克斯参量偏振光 HSV颜色空间液晶相位延迟器

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2维光束全偏振参量测量技术研究

激光技术 2011年第5期35卷 715-717页

作者：冯伟伟马国利贾天俊程翔陈立刚滨州学院物理与电子科学系理论物理研究所滨州256603 滨州学院自动化系滨州256603 中国科学院安徽光学精密机械研究所合肥230031

为了准确测量目标的全偏振参量,采用数值模拟计算系统测量矩阵的范数条件数的方法,对系统微小扰动引起的全偏振态参量的测量影响进行了理论分析和实验验证。结果表明,当λ/4波片快轴方向为特定组合角度(13°,50°,128°,164°)时,测量... 详细信息

为了准确测量目标的全偏振参量,采用数值模拟计算系统测量矩阵的范数条件数的方法,对系统微小扰动引起的全偏振态参量的测量影响进行了理论分析和实验验证。结果表明,当λ/4波片快轴方向为特定组合角度(13°,50°,128°,164°)时,测量系统最优化和效率化。

关键词：测量与计量偏振光面阵CCD 斯托克斯参量

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旋转波片法偏振检测装置器件参数校准

光学学报 2013年第9期33卷 166-171页

作者：汤飞龙李中梁步扬王向朝范李立王瑄曹绍谦中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室上海201800 中国科学院大学北京100049

波片相位延迟量误差、快轴角度误差和检偏器透光轴角度误差是影响基于旋转波片法的偏振检测装置测量精度的主要因素。通过对波片和检偏器参数进行校准,可有效提高检测装置测量精度。针对现有校准方法操作复杂的不足,提出一种偏振检测装... 详细信息

波片相位延迟量误差、快轴角度误差和检偏器透光轴角度误差是影响基于旋转波片法的偏振检测装置测量精度的主要因素。通过对波片和检偏器参数进行校准,可有效提高检测装置测量精度。针对现有校准方法操作复杂的不足,提出一种偏振检测装置器件参数校准新方法。该方法以水平线偏振光[1,1,0,0]T作为标准参考光,分别在检偏器方位角为0°和45°时,对标准参考光各进行一次测量,计算得出器件参数误差,从而实现偏振检测装置器件参数校准。实验结果表明,通过器件参数校准,偏振检测装置测量误差由原来的3%降低至0.87%以内。

关键词：测量偏振检测校准器件参数斯托克斯参量旋转波片法