1 中北大学信息与通信工程学院，山西 太原 030051
2 中北大学电子测试技术国家重点实验室，山西 太原 030051
为了校准液晶空间光调制器，基于偏振显示原理提出一种测量液晶空间光调制器相位调制特性的方法。首先分析液晶空间光调制器对入射线偏振光偏振态的调制特性，然后建立椭圆偏振光经过角向偏振显示器后的长轴方向与液晶空间光调制器相位调制量的理论关系，并搭建测量液晶空间光调制器相位特性的光学系统。结果表明，所用的空间光调制器的最大相位调制量为2.45π rad，在15~210灰度范围内的相位调制曲线近似呈线性分布。最后采用反插值法对相位调制曲线进行线性校正，并生成输入灰度和驱动灰度的查找表，校正后的相位调制曲线与理想线性调制曲线的相关系数可达0.9993。
光学器件 液晶空间光调制器 角向偏振显示器 相位调制 相位测量 反插值法 激光与光电子学进展
2021, 58(7): 0723004
北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院, 北京 100083
提出一种基于端面图像对称性特征的偏振轴检测算法。该算法利用图像极坐标变换来实现图像的对称性检测,使用金字塔搜索法快速寻找最优对称轴,确定偏振轴向。所提算法利用图像的全局性特征而不依赖于应力区边缘点位置实现精确定位,对图像清晰度要求显著降低。实验结果表明,所提算法具有较高的准确性和精确性(±0.1°),其稳健性大幅增强,且算法速度提升了近1.5倍。
图像处理 对称性 端面图像 保偏光纤 偏振轴
北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
针对基于端面成像的偏振轴检测方法光照鲁棒性不强、无法同时检测多根保偏光纤偏振轴的问题, 提出一种基于Faster RCNN的检测方法。训练Faster RCNN神经网络模型, 通过参数调优增强了应力区识别的鲁棒性, 采用基于Zernike矩算法对应力区边缘点进行亚像素级定位以提高测量精度, 分析了测量精度与误差的关系。仿真与实验表明, 该方法的测量精度达到±0.1°, 在增强光照鲁棒性的同时实现了对多根保偏光纤偏振轴的检测。
Zernike矩 偏振轴检测 保偏光纤 Faster RCNN Faster RCNN Zernike moment polarization axis detection polarization maintaining fibers
中北大学 信息与通信工程学院, 太原 030051
以单束正交线偏振光为光源, 利用角向偏振显示器, 采用CCD摄像机进行图像采集, 利用Matlab软件进行图像处理, 设计了一种由He-Ne激光器、角向偏振显示器组成的偏振光偏振方向显示系统, 并研究了其角度特性.实验结果表明：系统在起偏器的起偏角分别为0°、90°、180°、270°、360°时, 角向偏振显示器偏振显示角度的测量准确度分别为0.480°、0.168°、0.528°、0.421°、0.340°, 测量精确度分别为0.208°、0.576°、0.660°、0.603°、0.466°, 测量数据拟合曲线的线性相关系数为0.999.结合1/4波片, 检偏器和分光比为50:50的分束器, 构建了椭圆偏振光测量系统, 完成了椭圆偏振光测量实验, 椭圆率为0.198.
物理光学 椭圆偏振光 偏振测量 显示功能 图像处理 CCD 摄像机 偏振器 角向偏振显示器 1/4波片 Physical optics Elliptically polarized beam Polarization measurements Display capabilities Image processing CCD cameras Polarizers Azimuthally polarization axis finder Quarter-wave plate
北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京 100191
针对目前已有的基于端面图像的熊猫保偏光纤定轴系统中多采用手动对焦的问题，搭建一套自动对焦系统，提出一种基于保偏光纤定轴系统成像特点的自动对焦算法。该算法选择方差函数进行对焦评价，同时采用基于局部方差最大的对焦窗口选择方式来提高灵敏度，使用一种基于迭代拟合的综合搜索策略来搜索焦点。实验表明，本算法能够实现对保偏光纤端面及其衬块的快速稳定对焦。
保偏光纤 定轴 自动对焦 局部方差 焦点搜索 polarization maintaining fiber polarization axis alignment autofocus local variance focus search
北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
提出一种保偏光纤环和Y 波导调制器直接耦合偏振轴测量方法。设计并搭建了偏振轴在线检测系统，通过将检测光路插入到直接耦合工艺过程中，使空间中平行的Y 波导和光纤组件端面同时清晰成像于CCD 像面；通过图像处理判断两端面边缘相互平行关系获取两者偏振轴的角度偏差。实验结果表明，搭建的系统用于Y 波导和保偏光纤偏振轴对准时，系统实测值与理论值能较好地吻合，且系统测量精度在1°之内，对应于偏振轴角度误差产生的尾纤输出串音优于-35 dB，证明了方法的可行性。
集成光学 偏振轴对准 在线测量 端面成像 光学学报
2015, 35(11): 1112004
北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
保偏光纤偏振轴的检测和对准是保偏光纤应用中的关键技术.为提高基于端面成像的偏振轴检测方法的检测精度, 以熊猫型保偏光纤为研究对象, 采用基于曲面拟合的亚像素边缘检测算法和椭圆拟合算法提高检测的准确度, 采用多次测量取平均法提高检测的精确度;利用检测结果的正态分布特性, 提出一种基于概率的偏振轴定轴方法.搭建了保偏光纤自动定轴系统并进行实验, 准确性验证实验结果表明：亚像素边缘检测方法平均可以减小45%的偏差, 而拟合椭圆相较拟合圆平均可以减小15%的偏差;精确性验证实验表明采用多次测量取平均的方法可以有效减少检测结果的离散程度;定轴实验的结果表明, 基于概率的偏振轴定轴方法可以达到优于0.1°的定轴准确度.
保偏光纤 自动定轴 端面成像 曲面拟合 亚像素 Polarization maintaining fiber Automatic alignment of polarization axis Side-view imaging Surface fitting Sub-pixel
黑龙江大学黑龙江省普通高等学校电子工程重点实验室， 黑龙江 哈尔滨 150080
为了解决现有矢量偏振光束(VPB)产生装置结构复杂、成本高等问题，提出了利用一种由多个线型偏振器件构成的同心圆环装置即显偏器(PAF)产生矢量偏振光束的新方法。基于显偏器的特殊结构特点，由LED光源输出的自然光束经显偏器，可产生角向偏振光束(APB)，再经两个快轴成45°角的半波片可将角向偏振光束转换成径向偏振光束(RPB)。采用此方法获得的矢量偏振光束经线偏振片验证其光强分布情况，研究发现所得结果与已发表的实验结果相符，验证了该方法的有效性和实用性。
物理光学 矢量偏振光束 显偏器 角向偏振光束 径向偏振光束
