作者单位
摘要
1 鲁东大学 交通学院,山东 烟台 264025
2 大连理工大学 机械工程学院,辽宁 大连 116024
3 烟台艾德康生物科技有限公司,山东 烟台 264006
针对烟雾环境中偏振前向传输在短波红外波段是否具有偏振信号增强的问题,实验研究了烟雾环境中水平线偏振光在532 nm和1 550 nm波长下的前向传输偏振特性。烟雾环境由烟饼燃烧所制,其主要由悬浮氯化铵颗粒和水汽组成,且氯化铵颗粒在烟饼点燃7~16 min内稳定沉积。搭建了532 nm和1 550 nm两套单波长激光前向传输测试平台,用以测量水平线偏振光在烟雾环境中的前向传输偏振特性。分析测量误差主要由激光源的光强波动误差、测量时间变化误差、偏振器件的安装误差和转角误差引起,计算了532 nm和1 550 nm激光前向传输测试平台的测量误差峰值分别约为1.03%和0.89%。测试烟饼燃烧7~16 min时的偏振状态保持率RoPS,测试结果表明:相比532 nm波长,水平线偏振光在1 550 nm波长前向传输后具有更优异的偏振状态保持特性,且随着烟雾浓度降低,两者之间的偏振状态保持差异逐渐缩小。文中研究通过实验验证了所制烟雾环境中水平线偏振光在1 550 nm波长前向传输后具有优异的偏振信号,这可为短波红外偏振技术的实际应用提供一定的实验支撑。
偏振传输 前向散射 短波红外 polarization propagation forward scattering shortwave infrared 
红外与激光工程
2022, 51(3): 20210157
作者单位
摘要
1 鲁东大学 交通学院,山东 烟台 264025
2 大连理工大学 机械工程学院,辽宁 大连 116024
3 烟台艾德康生物科技有限公司,山东 烟台 264006
为解决偏振子午面蒙特卡洛法的计算结果与测试结果存在出入的问题,文中提出了一种限定接收范围的改进算法。偏振子午面蒙特卡洛法计算过程中采集整个截面的前向散射光,但实际接收装置通常接收部分前向散射光,这是引起偏振子午面蒙特卡罗法的计算结果与实验结果存在出入乃至失配的重要因素之一。为此,改进算法限定了前向散射光的接收范围,限定的接收范围与实际接收范围一致。采用原算法和改进算法分别模拟 45°线偏振光和水平线偏振光在聚苯乙烯悬浊液中传输。选用粒径 1 μm 的聚苯乙烯悬浊液开展验证实验,通过对照测试结果,改进算法相比原算法能够更好地匹配实测结果。通过计算单个微粒的偏振状态保持情况,阐明改进算法提高计算精度的作用机理,即前向散射角愈外延,散射光的偏振态变化愈剧烈,而改进算法规避掉了绝大部分前向散射角外延程度较大的散射光。
偏振传输 前向散射 蒙特卡洛法 算法优化 polarization propagation forward scattering Monte Carlo method algorithm optimization 
红外与激光工程
2021, 50(12): 20210158
作者单位
摘要
长春理工大学 光电工程学院, 吉林 长春 130022
基于S波片和双延迟器的偏振特性, 提出了一种矢量光场的生成及偏振调控方法, 该方法能够将标量高斯光束转换为偏振态分布可调谐的矢量光束。结合Stokes-Mueller矩阵算法, 建立了矢量光场偏振调控的数学模型, 并仿真计算出标量高斯光束经过S波片和双延迟器(包括双1/4波片和双1/2波片两种情况)后的偏振态空间分布。讨论了双延迟器相对旋转时光场偏振分布的演化规律及机理, 实验结果与数值仿真结果相互吻合, 表明该方法可以实现对标量相干光场的复杂偏振调控, 验证了理论分析的正确性和该方法的可行性。
偏振 矢量光场 偏振调控 Stokes-Mueller矩阵 波片 polarization vector light field polarization control Stokes-Mueller matrix wave plate 
红外与激光工程
2018, 47(12): 1207001
作者单位
摘要
长春理工大学 光电工程学院, 吉林 长春 130022
针对双波片偏振调控结构, 基于Stokes-Mueller矩阵偏振算法, 对双1/4波片和双1/2波片的偏振调控机理作了详尽的理论分析, 得出调控偏振态与双波片快轴方向之间的关系, 并追迹其在庞加莱球上的运动轨迹.基于双波片调控结构搭建偏振测量系统, 根据入射和出射Stokes矢量构建了投影关系矩阵算法, 完成了待测元件Mueller矩阵的测量, 并分析了波片的快轴方向误差和位相延迟误差对Mueller矩阵测量结果以及对出射偏振态调控精度的影响.分析结果表明: 波片的快轴方向误差控制在±2°内, 位相延迟误差不大于λ/300时, Mueller矩阵的最大测量误差为0.040 2, 波片自身误差对测量结果的影响可以忽略不计; 波片自身误差所引起的方位角误差不大于0.16 rad时, 快轴方向误差引起的椭率角误差最大不超过0.032 rad, 位相延迟误差导致的椭率角误差小于0.015 rad, 且对偏振度无影响.
双波片 Stokes-Mueller矩阵 偏振调控 偏振测量 投影关系矩阵 biplate Stokes-Mueller matrix polarization control polarization measurement projection matrix 
红外与毫米波学报
2017, 36(4): 425
作者单位
摘要
长春理工大学 光电工程学院, 吉林 长春 130022
根据矢量场的光线追迹方法和光路的几何关系, 推导得出入射高度(归一化)、折射率和逆反发散角之间的变化关系, 以逆反发散角最小为目的, 得出“猫眼”逆反射器的最佳设计参数, 并利用ZEMAX进行光学设计。基于三维琼斯矩阵法对所设计的“猫眼”逆反射器进行了偏振光线追迹和偏振特性研究, 重点分析了“猫眼”逆反射器的位相延迟和二向衰减特性及其对光束偏振态的影响, 理论计算表明: “猫眼”逆反射器在出瞳面上的位相延迟最大不超过0.3°, 二向衰减均低于0.027, 且线偏振态入射“猫眼”逆反射器, 出射仍为线偏振态, 即偏振方向保持不变。对此, 利用FRED对所设计的“猫眼”逆反射器进行了以水平、45°、圆、椭圆偏振态入射的仿真模拟, 验证其理论分析的正确性。结果表明: 经“猫眼”逆反射器逆反后的偏振态仍与入射偏振态相同, 偏振方向不发生改变, 这与理论计算结果相一致, 即“猫眼”逆反射器具有保偏振态不变的效应, 这对“猫眼”逆反射器的推广应用具有重要意义。
“猫眼”逆反射器 三维琼斯矩阵法 位相延迟 二向衰减 偏振态 cat′s eye retroreflector three-dimensional Jones matrix method retardance diattenuation polarization state 
红外与激光工程
2017, 46(6): 0620001
作者单位
摘要
长春理工大学 光电工程学院, 吉林 长春 130022
大孔径仿生复眼光学系统兼顾了凝视大视场的同时, 克服了生物复眼孔径小、视距短的缺陷。通过对仿生复眼视场拼接方法的分析, 研究了实际阵列周期与理论计算周期数的关系, 并提出了降低子眼系统密度的填补子眼法。通过研究球面固定本体设计中的几何关系, 建立了本体径向半径d与曲率半径R的数学关系, 提出了球面固定本体的设计方法, 完善了之前提出的仿生复眼视场拼接理论。通过实际的装调实验, 验证了设计方法的正确性。利用该方法可提高仿生复眼系统的集成性, 减小系统尺寸, 推动了仿生复眼光学系统的实际应用。
仿生复眼 目标识别 视场拼接 设计方法 bionic compound eye target identification fields stitching design method 
红外与激光工程
2017, 46(6): 0602001
作者单位
摘要
1 长春理工大学 光电工程学院,长春 130022
2 中国人民解放军 63861部队,吉林 白城 137001
在单层球形逆反射器的基础上,提出双层球形逆反射器,根据单个折射球面的物像位置关系和矢量场的光线追迹方法,推导得出内外层折射率和曲率半径之间的关系,及逆反光束的发散角与入射高度、球差之间的变化关系.利用ZEMAX设计了视场±60°,工作波段632.8 nm的双层球形逆反射器和改进的双层球形逆反射器.优化后的两种球形逆反射器在各个视场下的点列图直径的均方根值均小于艾里斑直径4.632μm,最大球差不大于0.045 mm,即逆反光束最大发散角不超过0.1 mrad.仿真模拟结果表明,两种球形逆反射器在各个视场下的逆反光束到达接收面的光通量分别为48.769 lm和44.249 lm,入射光通量为54.594 lm,逆反效率分别达到89.33%和81.05% .
球形逆反射器 矢量场 光线追迹 球差 光通量 逆反效率 Spherical retroreflector Vector field Ray tracing Spherical aberration Luminous flux Reflected efficiency 
光子学报
2015, 44(11): 1122001
张涛 1,2,*付强 1,2李亚红 3姜会林 1,2
作者单位
摘要
1 长春理工大学空地激光通信国防重点学科实验室, 吉林 长春 130022
2 长春理工大学光信息传输与测控技术教育部重点实验室, 吉林 长春 130022
3 长春理工大学光电工程学院, 吉林 长春 130022
目前国际上点对点激光通信技术已较为成熟,但多平台间组网通信问题仍未能解决.提出了一种新型组网通信光学天线设计方法,可实现多点间同步双工激光通信.分析了光学天线原理,并通过仿真建模验证了设计理论,给出了光学天线的结构设计和工作模式,最后采用数学最优控制算法推导出多组光学天线多平台动态、双工通信的工作范围,当旋转抛物面开口为300 mm 时,能使方位角为360°,俯仰范围为90°以上.并针对GEO(高轨道卫星)—GEO—OGS(光学地面站)间的组网通信要求进行了光学天线的初始化设计,对推动激光通信技术实现大范围宽领域应用具有重要意义.
激光通信 组网 光学天线 共焦点反射式 
光学学报
2015, 35(10): 1022006
作者单位
摘要
长春理工大学 光电工程学院, 长春 130022
构建了一种绝缘体-金属-绝缘体的表面等离子体激元的产生界面, 根据麦克斯韦方程组及边界条件, 分析了金属表面的色散特性, 同时利用时域有限差分(FDTD)方法分别模拟了Bow-tie纳米结构和矩形纳米结构在单光源辐射下的场增强效应, 以及双Bow-tie纳米结构分别在单、双光源辐照下的场增强效果, 通过对比分析模拟结果可发现, 在等离子体激元共振的场增强中电荷的尖端效应发挥着重要作用, 而且场增强幅度与纳米结构之间的距离有关, 只有当纳米结构之间的距离合适时, 才能使其获得最大场增强效应。
表面等离子体激元 色散特性 时域有限差分 场增强 尖端效应 surface plasma polariton dispersion characteristics finite-difference-time-domain field enhancement point effect 
光电技术应用
2015, 30(4): 11

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