作者单位
摘要
火箭军工程大学兵器发射理论与技术国家重点实验室,陕西 西安 710025
针对金属多涂层目标在复杂环境下的红外偏振特性难题,提出了多涂层目标的表面辐射传输模型。根据红外辐射的特点,将探测器接收的红外辐射强度分为目标自发辐射强度和反射环境的红外辐射强度,其中自发辐射强度的求解根据能量守恒定律和菲涅耳反射定律,反射辐射强度根据能量守恒定律、菲涅耳反射定律和基于P-G模型的目标偏振双向反射率进行计算,并据此推导了目标表面的偏振双向反射方程,求解了多层涂层靶体的光学传输模型。依据热辐射环境下目标红外偏振特性模型,分别研究了涂层数量和环境热辐射强度比对多层涂层目标红外偏振特性的影响。仿真结果与实验结果接近,证明所提传输模型具有较好的拟合能力。
探测器 红外偏振成像 偏振特性 多层涂层 辐射传输 透射模型 
光学学报
2023, 43(22): 2204001
付强 1,*战俊彤 1张肃 1段锦 1[ ... ]姜会林 1,3,**
作者单位
摘要
1 长春理工大学空间光电技术研究所,吉林 长春 130022
2 西安交通大学电信学院,陕西 西安 710049
3 北京理工大学光电学院,北京 100081
开展了多谱段信息融合的偏振成像探测方法和技术研究,提出了多谱段偏振成像仪器总体方案;深入分析了目标起偏和传输特性建模与测试、高消光比金属微纳格栅偏振元件的优化、多谱段偏振成像探测系统光学设计、多谱段偏振信息处理等关键技术方案。提出一种新颖的深度网络,通过自学习策略来解决偏振图像融合问题,为研制多谱段偏振成像探测实验样机提供技术支撑,以满足偏振光学成像中目视辅助和引导的实际应用需求。
成像系统 多谱段偏振 目视辅助 偏振特性 微纳格栅 
光学学报
2023, 43(15): 1511004
作者单位
摘要
北京信息科技大学 仪器科学与光电工程学院,北京 100192
CCD损伤状态与“猫眼”回波强度和偏振度为复杂非线性关系,无法单独根据强度或偏振度数值正确评估CCD损伤与否。结合多源信息融合技术与机器学习,利用适合非线性数据分类判别的KNN、K-SVM和PNN三种方法对CCD损伤状态评估方法进行研究。分别进行了近、远距离“猫眼”回波探测实验,以回波强度、偏振度信息和CCD实际损伤信息作为输入数据,分别对三种方法进行了训练,对比了训练的三种方法的评估测试结果,包括评估点的错误数量、错误率及评估时间,发现室外复杂环境时通过选择最优平滑因子 $ \sigma $的PNN方法错误率最低,在考虑实际评估允许时间范围内,PNN方法最适合用于基于“猫眼”回波信息的CCD损伤状态评估应用。
损伤评估 PNN CCD “猫眼”效应 偏振特性 damage assessment PNN CCD "cat's eye" effect polarization characteristics 
红外与激光工程
2023, 52(5): 20220537
张伟 1,2战俊彤 1,*张肃 1付强 1[ ... ]姜会林 1
作者单位
摘要
1 长春理工大学吉林省空间光电技术重点实验室空间光电技术国家与地方联合工程研究中心,吉林 长春 130022
2 长春理工大学光电工程学院,吉林 长春 130022
3 长春理工大学电信学院,吉林 长春 130022
为了更加准确地表征粗糙水面环境下溢油的偏振反射特性,建立了改进型溢油偏振二向反射分布函数(pBRDF)模型。该模型基于Priest-Germer(P-G)理论,引入遮蔽函数、漫反射和体散射分量,并结合水面微小平面的概率分布函数,更加适合检测粗糙水面背景的溢油偏振反射特性。在粗糙水面环境下对5种不同溢油(机油、原油、柴油、煤油、汽油)目标进行多角度可见光波段偏振特性测试实验。结果表明:若相对方位角为180°,线偏振度随观测天顶角的增大先增大后减小,随入射天顶角的增大也先增大后减小;线偏振度随相对方位角的增大先增大后减小,在相对方位角为180°时达到最大,且受波长影响较小。该模型的置信精度可达到80%以上,证明了该模型的准确性,为研究粗糙海面溢油的偏振特性提供了一种新的途径。
海洋光学 偏振特性 偏振二向反射分布函数 P-G模型 可见光 溢油目标 
光学学报
2023, 43(6): 0601010
作者单位
摘要
火箭军工程大学兵器发射理论与技术国家重点学科实验室,陕西 西安 710025
目标Mueller矩阵反映了光波在传播过程中偏振态的变化,其包含与目标自身有关的起偏、退偏等偏振特性。为进一步研究目标Mueller矩阵特性,通过将光波传播过程转化为相关半正定二次型函数实现偏振态变化线性运算的方法,定义目标净退偏特性和可以综合评价目标起偏特性和退偏特性的偏振度PΔ,并证明了其在偏振探测目标识别和偏振特性分析中的有效性。最后利用实验测量了不同入射角、粗糙度铝板的Mueller矩阵,通过定义粗糙度对目标偏振特性的影响因子Q和目标偏振特性随入射角变化的稳定性S,分析了入射角和粗糙度对目标Mueller矩阵特性的影响。
测量 Mueller矩阵 偏振探测 偏振特性 粗糙度 入射角 
光学学报
2023, 43(1): 0112005
作者单位
摘要
1 北京信息科技大学 仪器科学与光电工程学院,北京 100192
2 光电信息控制和安全技术重点实验室,天津 300308
针对在外场实现探测器损伤状态实时探测的需求,研发了光电探测器表面损伤状态偏振成像式探测系统。理论推导了“猫眼”目标回波偏振特性参数DP和回波偏振度DOP的表达式,利用MATLAB软件仿真绘制了表面粗糙度、回波偏振度以及偏振特性的关系曲线;设计了一套同时偏振成像光学系统,开展了671 nm连续激光对电荷耦合器件(CCD)表面损伤状态的实时探测外场实验,编制了基于MATLAB GUI的回波图像可视化实时采集系统,得到了回波图像强度、偏振特性以及光斑尺寸等信息;通过光学显微镜和白光干涉仪对探测器表面损伤处和未损伤处形貌图像分析,发现探测器损伤表面可见硅基底且粗糙度参数Sq值较大;结果表明,仿真结果与实验测试结果具有良好一致性。光电探测器被损伤后,其表面粗糙度增大,回波偏振特性参数DP减小,退偏特性明显,偏振度DOP减小。偏振成像技术可有效对光电探测器表面损伤状态进行实时探测,该研究提供了一种外场条件下实时探测的好方法。
偏振成像 损伤探测 偏振特性 电荷耦合器件 粗糙度 polarization imaging damage detection polarization characteristics CCD roughness 
红外与激光工程
2022, 51(6): 20210629
作者单位
摘要
国防科技大学电子科学学院ATR重点实验室,湖南 长沙 410073
为解决水面及水下目标侦察、探测、识别过程中存在的水面耀光干扰问题,利用偏振特征实现了水面耀光的抑制和目标的增强。分析了水面光波反射和折射过程中偏振特征传输规律,利用光波在垂直方向和平行方向上的光强分布关系,提出一种基于偏振反折射效应的水面耀光抑制方法。该方法利用水面反射偏振度、折射偏振度、垂直方向光强图像和平行方向光强图像,实现了水面耀光的分离和抑制。针对饱和耀光抑制过程中存在的垂直方向光强图像饱和失真问题,提出了一种基于完全偏振分解的饱和光强恢复方法,利用平行方向光强图像和任意一个非饱和起偏方向上获取的光强图像计算恢复出垂直方向光强图像,然后利用恢复后的垂直方向光强图像实现水面饱和耀光的抑制。实验结果表明,通过对水面耀光的抑制,有效提升了耀光区域内目标和背景之间的对比度及信噪比,增强了目标的显著性。
海洋光学 偏振特征 完全偏振分解 水面耀光抑制 饱和图像恢复 目标增强 
光学学报
2022, 42(24): 2401009
作者单位
摘要
沈阳工业大学机械工程学院,辽宁 沈阳 110870
为了研究涂层表面光反射偏振特性,提出了一种基于蒙特卡罗方法的偏振双向反射分布函数(PBRDF)建模方法。该方法先利用傅里叶变换完成对涂层-基底双层粗糙表面的三维重构,再根据微面元理论和菲涅耳方程求解单个面元上反射与折射的随机过程,最后应用偏振光线跟踪技术和蒙特卡罗方法对重构表面的偏振光散射过程进行统计求和,从而得到涂层表面的PBRDF。实验结果表明,所提方法建立的PBRDF正确,且相比于现有模型具有更高的精度。最后分析了入射角、表面粗糙度、基底材质及涂层光学厚度对涂层表面光反射偏振特性的影响规律,以为其表面的探测和测量提供理论依据。
表面光学 涂层表面 蒙特卡罗方法 偏振双向反射分布函数 偏振特性 
光学学报
2022, 42(22): 2224001
Author Affiliations
Abstract
1 College of Photonic and Electronic Engineering, Fujian Normal University, Fuzhou 350108, China
2 Fujian Provincial Key Laboratory of Photonics Technology, Fujian Normal University, Fuzhou 350108, China
3 Key Laboratory of Opto-Electronic Science and Technology for Medicine of Ministry of Education, Fujian Normal University, Fuzhou 350108, China
4 Fujian Provincial Engineering Technology Research Center of Photoelectric Sensing Application, Fujian Normal University, Fuzhou 350108, China
5 National Institute of Metrology, Chaoyang District, Beijing 100029, China
6 Institute of Industrial Science, The University of Tokyo, Meguro-ku, Tokyo 153-8505, Japan
Polarization holography is a newly researched field, that has gained traction with the development of tensor theory. It primarily focuses on the interaction between polarization waves and photosensitive materials. The extraordinary capabilities in modulating the amplitude, phase, and polarization of light have resulted in several new applications, such as holographic storage technology, multichannel polarization multiplexing, vector beams, and optical functional devices. In this paper, fundamental research on polarization holography with linear polarized wave, a component of the theory of polarization holography, has been reviewed. Primarily, the effect of various polarization changes on the linear and nonlinear polarization characteristics of reconstructed wave under continuous exposure and during holographic recording and reconstruction have been focused upon. The polarization modulation realized using these polarization characteristics exhibits unusual functionalities, rendering polarization holography as an attractive research topic in many fields of applications. This paper aims to provide readers with new insights and broaden the application of polarization holography in more scientific and technological research fields.Polarization holography is a newly researched field, that has gained traction with the development of tensor theory. It primarily focuses on the interaction between polarization waves and photosensitive materials. The extraordinary capabilities in modulating the amplitude, phase, and polarization of light have resulted in several new applications, such as holographic storage technology, multichannel polarization multiplexing, vector beams, and optical functional devices. In this paper, fundamental research on polarization holography with linear polarized wave, a component of the theory of polarization holography, has been reviewed. Primarily, the effect of various polarization changes on the linear and nonlinear polarization characteristics of reconstructed wave under continuous exposure and during holographic recording and reconstruction have been focused upon. The polarization modulation realized using these polarization characteristics exhibits unusual functionalities, rendering polarization holography as an attractive research topic in many fields of applications. This paper aims to provide readers with new insights and broaden the application of polarization holography in more scientific and technological research fields.
polarization holography tensor theory polarization modulation linear and nonlinear polarization characteristics 
Opto-Electronic Science
2022, 1(2): 210009
作者单位
摘要
上海理工大学 光电信息与计算机工程学院,上海 200093
为深入了解金属弹簧波导对太赫兹波的传输效果,对不同螺线间距金属弹簧的太赫兹波传输特性进行了实验研究。实验结果表明,对于线径0.8 mm、外直径12 mm、长14 cm的金属弹簧,在3.5/4.4 mm等较大的螺距下,弹簧波导反而能在较大的带宽下传导太赫兹波,并具有良好的偏振保持能力。3.5/4.4 mm螺距弹簧的太赫兹传输带宽均约为0.9 THz,且在其峰值频率处的传输损耗分别约为0.2 cm−1和0.27 cm−1。此外,金属弹簧能将太赫兹模式束缚在空气芯内传输,而非通过金属螺线导引传输。该研究结果对金属弹簧波导在太赫兹技术中的应用具有一定参考意义。
太赫兹波 金属弹簧波导 弹簧螺线间距 偏振特性 terahertz wave metal spring waveguide helix spacing polarization characteristics 
光学仪器
2022, 44(1): 29

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