偏振探测与成像系统研究及优化

发布时间：2021-06-30 07:30

　　偏振探测有助于提高目标对比度,提供目标表面的方位信息和表面粗糙度信息,作为光学探针还可以揭示事物的微物理特性。由于光学传感器对偏振信息不敏感,实现偏振探测的唯一方法是将偏振信息调制到时间域、空间域或光谱域的光强信号中,通过多次测得的光强信号反演入射光的偏振信息。本文将致力于偏振探测与偏振成像系统的研究。文中首先提出了一种基于信号处理理论的偏振测量方法,克服了传统偏振测量方法只能测量静态偏振信息的缺点。在这种偏振测量方法中,偏振测量被看作偏振信号的调制和解调的过程,根据调制方式将偏振测量系统分为时间调制、空间调制、光谱调制偏振仪。文中列举了三种调制方式的新型Stokes偏振仪验证了本文所提出的偏振测量方法的正确性和普遍适用性。研究了旋转波片Stokes偏振仪的重要误差源波片方位误差对Stokes参数误差的影响,通过泰勒展开将波片方位误差引入的光强测量误差与目标光强相分离,再经过矩阵变换和严格的数学推导,得到由波片方位误差矢量向Stokes矢量误差的传递矩阵,最终得到由波片方位误差引起的Stokes参数测量误差的解析表达式,根据该解析结果可以方便地获得对于任意入射统计偏振态的偏振仪最优结构... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)吉林省

【文章页数】：136 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 相关领域的研究现状
    1.3 本论文的主要研究内容
第2章 光的偏振及其应用
    2.1 光的偏振
        2.1.1 偏振光概述
        2.1.2 偏振光的数学描述
    2.2 媒质的偏振特性
        2.2.1 Jones矩阵
        2.2.2 Mueller矩阵
    2.3 偏振的应用
        2.3.1 探测云和大气气溶胶
        2.3.2 地球资源调查
        2.3.3 海洋环境监测
        2.3.4 生物医学研究
        2.3.5 军事应用
        2.3.6 偏振导航
    本章小结
第3章 偏振测量与成像技术
    3.1 Stokes偏振仪概述
    3.2 Stokes偏振仪的测量原理
        3.2.1 时间调制型Stokes偏振仪
        3.2.2 空间调制型Stokes偏振仪
        3.2.3 光谱调制型Stokes偏振仪
    本章小结
第4章 偏振测量仪器误差分析与优化
    4.1 旋转波片Stokes偏振仪
    4.2 探测器噪声
        4.2.1 Gaussian噪声
        4.2.2 Poisson噪声
    4.3 偏振元件非理想性误差
    4.4 波片配准误差
    本章小结
第5章 气溶胶偏振探测仪误差分析与系统标定
    5.1 工作原理介绍
    5.2 光学系统的起偏效应与优化
        5.2.1 光学系统的起偏效应
        5.2.2 气溶胶偏振探测仪的优化
    5.3 气溶胶偏振探测仪的定标
        5.3.1 气溶胶偏振探测仪的辐射模型
        5.3.2 辐射模型中的参数定标
        5.3.3 太阳定标
        5.3.4 对月定标
    本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
在学期间学术成果情况
指导教师及作者简介
致谢



本文编号：3257322