利用传输矩阵法在红外波段实现了基于石墨烯-六方氮化硼(hBN)异质结构的古斯-汉欣(GH)位移的增强和调控。理论研究表明,由于hBN在红外波段产生洛伦兹共振现象,当使用波长为12.20 μm的横磁偏振光入射时,通过调节石墨烯的费米能级或石墨烯层数可以有效增强异质结构的GH位移量。当费米能级为0.2 eV时,仅使用单层石墨烯作用该异质结构即可达到80.97λ的GH位移量;此外,GH位移随hBN厚度的变化规律表现出与hBN介电常数相似的特征。当hBN厚度在1.53 μm附近变化时,可以实现-150λ~150λ范围内的正向或负向GH位移的灵活切换。这些研究结果有助于设计新型高灵敏度红外光学传感器。

生物利用天空偏振光进行导航的方式给科研人员很大的启发, 越来越多的学者正在进行这方面的研究。精确的天空偏振场图是进行偏振导航的前提条件, 为了获取更加准确的天空偏振场图, 许多成像式偏振探测装置被开发出来。本文提出了一种新型的实时全偏振一体式成像探测传感器, 可以获取全参数Stokes矢量, 进而解算出目标的AOP、DOP、LDOP和CDOP等信息。基于C++语言和OpenCV库, 采用MFC架构开发了上位机程序, 实现了目标偏振信息的实时显示。在最大分辨率下, 视频流的刷新率为3 frame/s, 基本满足了实时探测的需要。对晴朗天气条件下天空偏振场图进行了实际探测, 实验过程中探测器性能稳定, 天空偏振场图与瑞利散射模型具有较高的一致性, 太阳子午线动态识别误差为0.01°~0.23°, 初步证明了探测器的可靠性, 为后续工作奠定了基础。

分振幅式偏振探测成像系统的各分光路图像之间存在位置误差, 率先完成各分光路图像之间的图像配准是进行偏振探测的前提条件。针对探测过程中, 目标特征不明显、图像特征难以提取、各分光路图像间灰度变化较大的问题, 提出适用于分振幅式偏振探测成像系统各分光路图像的相似性度量函数, 并在此基础上, 完成各分光路图像间的配准工作。首先, 根据图像间的位置误差会造成偏振信息图像中出现信息异常区域的原理, 研究了相似性度量函数的提取算法; 接着, 根据探测系统的各分光路的成像特点, 确定图像间的几何变换参数; 以遗传算法作为参数优化搜索算法, 搜索得到最优的几何变换参数, 完成整个图像配准算法的设计; 最后, 分别利用构造图像和实际采集图像, 对配准算法进行了验证, 并以图像间互信息值(MI)衡量图像配准的精度。实验结果表明: 配准后的构造图像的MI为2.692 5, 高于特征配准方法的实现精度; 实际采集图像配准后的MI达1.849 3, 同样高于特征配准方法的实现精度。基本满足偏振探测系统的图像配准需求。