武汉理工大学 理学院 物理系, 武汉 430070
为了设计制造新型的位相延迟器, 利用1维光子晶体的特性, 在折射率为1.52的玻璃上, 镀制了由硫化锌(ZnS)与冰晶石(Na3AlF6)构成的多周期二次元一维光子晶体,进行了数值模拟计算及理论分析。结果表明, 在带隙范围内, 1维光子晶体的等效折射率是虚等效折射率;在斜入射时, 带隙内的p光和s光的反射光各自位相增加, 出现位相延迟, 其偏振态发生改变, 由线偏振光变为椭圆(圆)偏振光;在发生全反射时, 光疏媒质的等效折射率是虚等效折射率;反射光出现位相增加, 产生位相延迟, 其偏振态发生改变, 由线偏振光变为椭圆(圆)偏振光。该延迟器可以改变光的传播方向, 改变偏振态的位相, 克服了薄膜λ/4波片的缺陷。
物理光学 位相延迟器 全反射 虚折射率 光子晶体 带隙 physical optics phase retardation total reflection imaginary refractive index photonic crystal band gap
杨靖 1,2,3韩於利 1,2,3薛向辉 1,2,3陈廷娣 1,2,3[ ... ]孙东松 1,2,3
1 中国科学技术大学 地球和空间科学学院，安徽 合肥 230026
2 中国科学院近地空间环境重点实验室，安徽 合肥 230026
3 安徽蒙城地球物理国家野外科学观测研究站，安徽 亳州 233527
4 北京遥测技术研究所，北京 100076
准确的风场数据对于平流层飞艇实现长时间驻空任务有着重要的安全保障作用。针对20 km高度处空气稀薄的特点，为实现平流层飞艇航行环境的风场探测需求，设计了波长为532 nm的直接探测多普勒光纤激光风速仪。使用双通道法布里-珀罗标准具为鉴频器和波长可调谐的脉冲光纤激光器，完成了系统的结构设计。系统参考了相干测风激光雷达的光路设计，采用收发合置的望远镜设计方案，无探测盲区，接收视场角较小，提高了全天探测的性能。利用液晶相位延迟器的光束偏振特性可实现光路探测方向的控制。以最小的风速探测误差为标准，通过仿真分析选取了法布里-珀罗标准具的各项参数，并对系统的风场探测性能进行了分析。仿真过程中，激光器的平均功率为500 mW，积分时间为10 s，距离分辨率为100 m，分析结果表明，风速误差在500 m探测距离内小于1 m/s，计算得出的风向误差在风速大于10 m/s的情况下，其风向精度优于5°。
平流层飞艇 激光风速仪 法布里-珀罗标准具 液晶相位延迟器 stratospheric airships laser wind velocimetry Fabry-Perot etalon liquid crystal variable retarder 红外与激光工程
2023, 52(5): 20220642
赵鑫鑫 1,2,3,**宋茂新 2,3,*许智龙 2,3匡大鹏 2,3[ ... ]洪津 1,2,3,***
1 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院，安徽 合肥 230026
2 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所，安徽 合肥 230031
3 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室，安徽 合肥 230031
搭建了一种大口径反射式物镜的穆勒矩阵测量系统，建立了该测量系统受温度影响的数学分析模型，推导出对应的系统参数求解方程，获得准确的系统参数，最终实现三反物镜的穆勒矩阵测量。通过对延迟器进行温度测量和补偿，提升了测量结果的准确性，得到三反物镜的双向衰减和相位延迟量，与CODE V仿真理论值基本吻合，分别差0.0002、0.5211°。利用所提方法测量的穆勒矩阵各因子的合成标准不确定度≤0.0006，对相机偏振测量精度的影响≤0.0038@ p=1.0（p为偏振度），因此所提方法可作为一种高精度的偏振定标方法。
测量 双旋转延迟器 离轴三反物镜 穆勒矩阵 偏振 光学学报
2023, 43(12): 1212004
1 南京航空航天大学 理学院 应用物理系, 南京 211106
2 南京航空航天大学 空间光电探测与感知工业和信息化部重点实验室, 南京 211106
为了研究电控相位延迟对矢量涡旋光偏振态的影响规律, 采用半波液晶可变延迟器和液晶q波片搭建了电控矢量涡旋光的全斯托克斯偏振测试实验装置, 进行了电控矢量涡旋光的斯托克斯参量传输特性的Muller矩阵分析和实验验证。通过对输入偏振光进行连续相位调控, 获得了其通过调谐q波片后的输出光束偏振态演变规律。结果表明, 电控相位延迟会改变角向和径向偏振光的局域偏振椭偏度, 且随电压变化呈线性关系, 同时偏振态演变会影响矢量涡旋光的输出光强。 此研究对于探索电控矢量涡旋光的偏振转换有着重要的意义。
物理光学 偏振 矢量场 斯托克斯参量 液晶可变延迟器 q波片 physics optics polarization vectorial field Stokes parameters liquid crystal variable retarders q wave-plate
黄威 1,2,3林佳本 1,2,3,*侯俊峰 1,2,3张洋 1,2,3[ ... ]王东光 1,2
1 中国科学院 国家天文台，北京 100101
2 中国科学院 中国科学院太阳活动重点实验室，北京 100101
3 中国科学院大学，北京 100049
液晶可变相位延迟器（LCVR）由于其调制速度快、重量轻、无运动部件等特点成为空间光学仪器中新的研究热点。然而，LCVR中的液晶属于高分子材料，其空间适应性有待考核验证。由于地面环境模拟试验无法同时还原太空中的所有参数，因此亟需研制一台符合卫星搭载要求的LCVR空间特性试验仪，来研究液晶器件在真实星载环境下的电光性能（相位延迟-电压曲线稳定性）。本文分析了LCVR延迟测试系统的稳定性，并给出LCVR相位延迟-电压曲线的电子学测量方案。首先使用“零点”标定法设计了高稳定度的LCVR驱动；然后使用变频误差控制法，实现了LCVR的高精度恒温控制。其中LCVR驱动稳定度达到99.3%，LCVR恒温精度最高达到（35±0.1）℃。在此基础上，对整机进行了力、热和电磁兼容试验，结果表明待测LCVR和电子学系统功能稳定，成功完成了LCVR这一首飞器件的空间光电测试系统在我国的首次研制，对液晶的空间化应用有着重要意义。
液晶器件 液晶可变相位延迟器 偏振调制 恒温控制 liquid crystal device LCVR polarization modulation constant temperature control
1 中国科学院大学, 北京 100049
2 中国科学院 中国科学院太阳活动重点实验室, 北京 100101
相位延迟-电压曲线的精确标定是向列型液晶可变相位延迟器能否实现高精度偏振测量的关键。为了提高液晶相位延迟的测量精度, 建立了一套精确高效的自动测量系统。首先, 提出了一种新的测量方法, 该方法综合了光强法、索累补偿器法以及等偏离测量技术, 可以解决现有方法测量精度低或效率低的问题。在此基础上建立了测量系统, 并利用Labview技术实现了系统的自动化测量, 进一步缩短了测量时间。最后, 对系统的测量误差、重复精度以及工作效率进行了实验验证。实验结果表明, 系统延迟测量误差小于0.057 5％λ, 重复精度小于0.019 7％λ, 可在30 min内完成100个延迟采样点的自动化测量。该系统适用于可见光范围内液晶可变延迟器相位延迟-电压曲线的精确标定。
液晶相位可变延迟器 相位延迟-电压曲线 精确自动化标定 索累补偿器法 等偏离技术 liquid crystal phase variable retarder phase delay-voltage curve precise automated calibration compensator method equivalent deviation technology
1 华中光电技术研究所—武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉 430223
2 华中科技大学—武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉 430074
为了实现非机械式大角度光束偏转,设计了一种基于电控相位延迟器与双折射棱镜级联的液晶光学相控阵系统。采用了VirtualLab软件中的相位调制元件,仿真分析了纯相位液晶空间光调制器对光束偏转的效果和光场相位分布图。介绍了半波液晶相位延迟器与双折射棱镜级联结构对角度放大的原理,分析了光束入射角及出射角的影响因素,提出了最优化参数组合方法。通过控制半波液晶相位延迟器的电压可改变入射光束的偏振态,提出了电压控制组合方法。实验结果证明利用电控液晶相位延迟器与双折射棱镜组合可以实现角度放大功能,最大光束偏转角实测为22.3°,该研究结果表明电控液晶相位延迟器可实现光束偏转的切换,在大角度非机械式光束偏转技术中可广泛应用。
相位延迟器 双折射棱镜 非机械式 光学相控阵 光束偏转 retarder birefringent prism non-mechanical optical phased array beam steering
合肥工业大学 计算机与信息学院,安徽 合肥 230009
液晶相位可变延迟器(LCVR)是一种利用液晶电控双折射效应进行工作的波片,通过改变电场来改变入射光的相位, 因其相位延迟与电压、波长、温度等因素有关,使用前需要进行严格的标定。针对LCVR的标定,提出了一种基于Stokes矢量测量的LCVR标定方法,建立了系 统Stokes矢量与LCVR相位延迟量之间的函数关系,通过偏振态测量仪测量待测系统出射光的Stokes矢量,进而求解出LCVR的相位延迟量。通过与光强法进行 对比分析,验证了Stokes矢量法的正确性,并且,较之光强法测量更加简便,系统不再需要检偏器,避免了透光轴校准和光强值测量带来的误差；最后分析了电压、 入射光的偏振角度、入射光波长,以及温度等对LCVR 相位延迟量的影响。
激光技术 液晶相位可变延迟器 Stokes矢量 相位延迟量 波片 偏振测量 laser techniques liquid crystal variable retarders Stokes vector phase delay wave plate polarization measurement
1 中国科学院西安光学精密机械研究所光谱成像技术重点实验室, 陕西 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100049
提出一种基于液晶可调滤光片(LCTF)与两片液晶可调相位延迟器(LCVR)构成的偏振高光谱成像系统, 相对于传统LCTF具有转动部件以及无法获取全部偏振态的特点, 本系统能够静态凝视成像并且测量目标完整的Stokes参量。 通过对两片LCVR取四组不同延迟组合, 构造了一个4×4复原矩阵来获取目标的原始全偏振信息。 使用干涉光强法, 对两片LCVR分别进行了延迟-电压特性的精确测量； 在633 nm下验证了全偏振复原算法, 通过对误差分析, 得到了较好的反演Stokes参数和相应的DoLP与Orient计算值, 验证了复原算法的可靠性, 可以为全偏振态高光谱遥感成像提供有效的数据。
液晶可调滤光片 液晶可调相位延迟器 高光谱偏振 全偏振 LCTF LCVR Hyperspectral polarimetric imaging Full polarization information 光谱学与光谱分析
2017, 37(8): 2610
1 长春理工大学电子信息工程学院, 吉林 长春 130022
2 北华大学电气信息工程学院, 吉林 长春 132021
为实现低对比度、复杂背景下隐蔽目标的探测，搭建了双液晶相位可变延迟器(LCVR)的分时全偏振成像系统，提出了基于最小2-范数条件数的系统中2个LCVR相位延迟量控制的最优化组合方案。为探测隐蔽目标的真实偏振状态，在该组合方案设置下标定得到了系统仪器矩阵，并对隐藏于树阴下的绿色涂层目标进行了野外成像实验。实验结果表明，普通强度图像中目标与背景的对比度几乎为零，而经反演得到的S0图像中目标与背景对比度为0.2525，结果进一步证明，该分时偏振成像系统可以有效地实现复杂背景下低对比度目标的探测。
成像系统 偏振成像 斯托克斯矢量 液晶相位可变延迟器 图像增强 激光与光电子学进展
2017, 54(6): 061101
