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偏振控制的等离激元轨道角动量态的生成与叠加
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作者 周浩然 袁伟邺 +2 位作者 崔竣硕 张玉芹 宋洪胜 《物理学报》 北大核心 2026年第5期285-294,共10页
近年来,关于表面等离激元轨道角动量(orbital angular momentum,OAM)态的研究,主要聚焦于单一OAM态的生成及不同拓扑荷数OAM态的演化.如何通过微纳结构的精确设计,实现具有特定相位关系的两个OAM态的相干叠加,仍面临诸多挑战.本文提出... 近年来,关于表面等离激元轨道角动量(orbital angular momentum,OAM)态的研究,主要聚焦于单一OAM态的生成及不同拓扑荷数OAM态的演化.如何通过微纳结构的精确设计,实现具有特定相位关系的两个OAM态的相干叠加,仍面临诸多挑战.本文提出了一种新型等离激元微纳结构,以矩形缝对为结构单元,按照圆环或分段螺旋线轮廓排列.不仅能够在表面等离激元场中有效产生具有不同拓扑荷的OAM纯态,还可通过调控入射光的偏振态,实现两种OAM态以不同振幅比和相位差的灵活叠加,从而实现OAM叠加态在布洛赫球面上的演化.结合理论分析与数值模拟,本文验证了该结构在圆偏振光照射下可产生不同拓扑荷的OAM纯态;入射光为线偏振时,则可实现两OAM态等振幅叠加,形成具有结构化分布的OAM叠加态.此外,通过调节线偏振光的偏振角,可有效控制两本征OAM态之间的相位差,从而实现叠加态场分布的规律性旋转.本研究为等离激元OAM态的相干控制提供了新的设计思路,也为多功能光场调控器件的集成设计提供了理论基础和技术路径. 展开更多
关键词 轨道角动量 表面等离激元 轨道角动量叠加态 偏振态
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衍射叠加算法在孔缝状结构干涉实验中的应用
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作者 柏鹤卿 程广琪 +3 位作者 张皓阳 郭雅 邱淑伟 张沛 《物理实验》 2026年第1期1-8,24,共9页
传统光学实验难以对光束通过复杂结构的成像情况进行准确分析.本文设计了包含电控位移平台、成像光屏以及采集相机等装置的实验平台,基于Matlab衍射叠加算法模拟了激光干涉成像,得到了不同位置下孔缝状结构干涉图样的几何性变化规律.采... 传统光学实验难以对光束通过复杂结构的成像情况进行准确分析.本文设计了包含电控位移平台、成像光屏以及采集相机等装置的实验平台,基于Matlab衍射叠加算法模拟了激光干涉成像,得到了不同位置下孔缝状结构干涉图样的几何性变化规律.采用不同波长红绿合束激光代替传统单色激光作为光源,得到精确度高、对比度合适的孔缝状结构干涉和衍射图像,实验结果和仿真结果特点相吻合,揭示了光的干涉、衍射特点.将实验设计和程序仿真相结合,为复杂光学仪器的设计和光学实验教学提供了思路指导. 展开更多
关键词 干涉 衍射 MATLAB 激光成像分析
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A highly robust bionic polarization orientation method for night applications
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作者 Xiaojie LIU Jun LIU +5 位作者 Pengwei HU Xin LIU Huiliang CAO Chenguang WANG Chong SHEN Jun TANG 《Chinese Journal of Aeronautics》 2026年第1期425-435,共11页
Autonomous navigation is a key technology for unmanned motion platforms to perform their tasks smoothly.The current approaches for daytime polarization navigation have been extensively researched.However,the polarizat... Autonomous navigation is a key technology for unmanned motion platforms to perform their tasks smoothly.The current approaches for daytime polarization navigation have been extensively researched.However,the polarization light intensity is the fundamental information within the polarization image,and the light intensity at night is 6-8 orders of magnitude lower than that during the day,which increase the noise and the loss of local polarization information due to occlusion,resulting in a significant decrease in the polarization orientation accuracy.Aimed at the problem,a bio-inspired model is introduced to denoise and enhance weak nighttime polarization patterns.Further,to address the issue of outlier interference in the occluded environment during practical application,a fast-fitting method of the solar meridian based on the anti-symmetric distribution of the polarization angle adjusted by Proportional and Differential(PD)control is proposed.The experimental results show that the method proposed in this paper achieves a dynamic orientation error Root Mean Square Error(RMSE)of 0.7°in the weak polarization mode at night and in the presence of local occlusion.The proposed method has strong robustness under weak polarization occlusion at night,and the orientation accuracy is improved by 97%and 80%in comparison to the least squares method,which provides a new method for polarization navigation at night.This effectively improves the robustness and environmental applicability of the bionic polarization compass for nighttime applications. 展开更多
关键词 Autonomous navigation Occlusion environment Polarized light compass Spatiotemporal summation enhancement Unmanned motion platforms Weak polarization
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Mechanical force-induced switchable multiple-color and white-light circularly polarized luminescence
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作者 Ruirui Ren Ying Pan +1 位作者 Han-Xiao Wang Minghua Liu 《Chinese Chemical Letters》 2026年第2期340-345,共6页
Achieving rational control over polarization states and color of circularly polarized luminescence(CPL)through simple modulation poses a challenging yet highly practical problem.To address this issue,we developed a me... Achieving rational control over polarization states and color of circularly polarized luminescence(CPL)through simple modulation poses a challenging yet highly practical problem.To address this issue,we developed a mechano-responsive chiral supramolecular system based on a cyclohexanediamide-derived gelator CCPy.This molecule exhibited a strong blue fluorescence accompanied by a distinct CPL signal upon forming a supramolecular gel in toluene.However,upon the application of mechanical force,the gel rapidly transformed into a faintly emissive suspension with a silent CPL signal,along with a notable morphological alteration.Furthermore,by implementing the circularly polarized Förster resonance energy transfer(CP-FRET)strategy,the mechano-responsiveness was effectively imparted to binary systems through the incorporation of dyes Nile red(NR)and coumarin 7(C7),thus realizing mechanical force-switchable green and red CPL systems.It was particularly noteworthy that by adjusting the ratio of CCPy,C7 and NR,a ternary mechanical force-induced CPL ON-OFF switch that emitted a standard white emission was achieved through sequential CP-FRET.Following this,an information encryption experiment was performed.This work provided a paradigm for fabricating smart multi-color and white-light CPL materials. 展开更多
关键词 Circularly polarized luminescence Mechano-responsiveness Supramolecular gel White-light emission Energy transfer
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大学物理教学与生活实践及科技前沿的融合路径探究——以光的偏振性为例
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作者 汤仙童 潘睿亨 +3 位作者 张浩鹏 王佳鑫 江莎 李丽 《物理通报》 2026年第1期31-34,43,共5页
为提升大学物理教学成效,实现知识传授与能力培养的有机统一,以光的偏振性为例,探索大学物理教学与生活实践及科技前沿的融合路径.通过将生活用品引入课堂实验,引导学生从现象出发探究物理本质,构建理论知识体系.同时,结合液晶显示器、... 为提升大学物理教学成效,实现知识传授与能力培养的有机统一,以光的偏振性为例,探索大学物理教学与生活实践及科技前沿的融合路径.通过将生活用品引入课堂实验,引导学生从现象出发探究物理本质,构建理论知识体系.同时,结合液晶显示器、量子密钥分配等科技前沿应用案例,将抽象的物理概念与实际应用场景相联系,激发学生学习兴趣,培养其科学思维和创新意识,进而有效提升大学物理课程的教学质量和育人成效. 展开更多
关键词 大学物理 光的偏振性 科技前沿 液晶显示器 量子密钥分配
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海面耀光的偏振特性预估与抑制方法 被引量:1
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作者 王玉坤 徐淑卿 贾娜 《光学技术》 北大核心 2025年第1期101-107,共7页
为了提高海面目标检测的抗干扰性能,基于偏振滤波技术,设计一种海面耀光的偏振特性预估及抑制方法,基于GGX模型建立偏振双向反射分布模型,并对不同风速、不同探测方位差进行仿真分析;结果表明:不同风速下耀光特性无明显变化;探测方位差... 为了提高海面目标检测的抗干扰性能,基于偏振滤波技术,设计一种海面耀光的偏振特性预估及抑制方法,基于GGX模型建立偏振双向反射分布模型,并对不同风速、不同探测方位差进行仿真分析;结果表明:不同风速下耀光特性无明显变化;探测方位差为180°主反射面内,耀光现象明显,偏振角在90~95°范围。最后,将文章中的方法应用在某型光电设备中,对大连某海域的实际应用场景开展海面验证试验。试验结果表明:偏振角90°时耀光抑制效果最好,耀光抑制最佳图像对比度相较于偏振抑制最差对比度平均提升21.26%,饱和像素占比值平均降低84.48%。与传统光电设备的探测结果相比,采用偏振方法,可有效抑制海面耀光干扰,提升海面耀光干扰下对目标的检测效能。 展开更多
关键词 海面耀光 偏振滤波 BRDF 偏振角
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基于偏振信息的污泥沉降比快速测量研究
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作者 王新强 覃杉 +4 位作者 孙晓兵 熊伟 叶松 王方原 童宣科 《应用光学》 北大核心 2025年第1期121-128,共8页
污水处理是人类生产、生活中保持水源清洁的重要环节,污泥沉降比是衡量污水处理效果的关键指标。现有的污泥沉降比测量需要等杂质沉淀完成,耗费时间长,检测效率低下。为了实现实时、非接触、低耗测量污泥沉降比,研究了均匀污泥水样光偏... 污水处理是人类生产、生活中保持水源清洁的重要环节,污泥沉降比是衡量污水处理效果的关键指标。现有的污泥沉降比测量需要等杂质沉淀完成,耗费时间长,检测效率低下。为了实现实时、非接触、低耗测量污泥沉降比,研究了均匀污泥水样光偏振信息与沉降比之间的关系,通过测量污泥沉淀前混合溶液的偏振图像,提取偏振特征参量,利用BP(back propagation)神经网络对偏振参量与沉降比进行训练建模,建立了输入层为I、Q、U、P、θ,隐含层节点数为13,输出层为污泥沉降比,网络拓扑结构为“5-13-1”的BP神经网络预测模型。模型训练采用L-M(Levenberg-Marquardt)算法,网络传递函数采用tansig-purelin。结果表明:预测模型的平均相对误差为4.361%,平均绝对误差为0.00821,均方误差为0.00014,均方根误差为0.01213,四者均在误差允许的范围内,能够用于污泥沉降比的快速预测。 展开更多
关键词 偏振信息 污泥沉降比 定量检测 BP神经网络
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基于透射率限制修正的水下偏振图像恢复
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作者 段锦 董克晗 +3 位作者 王佳林 倪新宇 方瑞森 赵海丽 《光学精密工程》 北大核心 2025年第11期1722-1738,共17页
为了在主动照明条件下进行有效的水下偏振图像恢复,需要获取后向散射偏振度及无穷远的光强值参量。如果对上述两种参量进行粗略估计,会导致透射率估计错误,使恢复后的图像出现大量噪声以及造成部分像元饱和等问题。针对透射率估计错误... 为了在主动照明条件下进行有效的水下偏振图像恢复,需要获取后向散射偏振度及无穷远的光强值参量。如果对上述两种参量进行粗略估计,会导致透射率估计错误,使恢复后的图像出现大量噪声以及造成部分像元饱和等问题。针对透射率估计错误的问题,提出了一种基于透射率限制修正的水下偏振图像恢复方法,该方法从抑制噪声的角度出发,对透射率参数进行了粗修正,从而减少噪声干扰目标成像的问题,并从提高对比度的角度对透射率参数进行精修正,用以正确地估计透射率,再将透射率代入水下传输模型中获得输出图像。自主搭建了水下主动照明成像实验装置,分别对不同的目标在不同浓度的浑浊水体中进行了图像恢复实验。实验结果表明,提出的方法所恢复后的图像相对于原图像在信息熵和对比度指标上分别平均提升了33.89%和69.01%,并在平均梯度、信噪比、信息熵等指标中普遍高于对比算法,在不同浓度的浑浊水体中目标细节特征得到了明显的恢复。 展开更多
关键词 偏振成像 主动照明 水下目标图像恢复 透射率估计
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面向海面反光抑制的最优偏振探测角度估计
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作者 刘鹏 倪新宇 +2 位作者 段锦 王佳林 董克晗 《光学精密工程》 北大核心 2025年第13期2036-2055,共20页
在海洋目标探测中,不同观测几何条件下接收到的偏振信号强度存在较大差异,为了提高目标的图像质量与识别能力,提出一种基于Cox-Munk粗糙海面模型的最优偏振探测角度估计方法,分析了不同风速、风向、太阳入射天顶角、观测天顶角和方位角... 在海洋目标探测中,不同观测几何条件下接收到的偏振信号强度存在较大差异,为了提高目标的图像质量与识别能力,提出一种基于Cox-Munk粗糙海面模型的最优偏振探测角度估计方法,分析了不同风速、风向、太阳入射天顶角、观测天顶角和方位角对偏振反射率与偏振度的影响规律,得到了“太阳—海面—探测器”三者之间的不同观测角度组合与接收到的偏振信号强度之间的定量关系,以获取最大化偏振信号和偏振度为切入点,针对不同受限情况下的观测几何条件,得出相应的最优偏振观测角度组合方案。海面偏振反射率的有效分布主要集中在方位角150°至210°内,并且在相对方位角为180°时达到相对峰值。在该方位角范围内,海面偏振度的峰值出现在太阳入射天顶角与观测天顶角之和约为106°±6°。当太阳入射天顶角为55°,且相对方位角为180°,165°和150°时,观测天顶角接近仿真预测的最优观测天顶角(分别约为51°,53°,57°),通过在探测器前放置偏振方向为90°的偏振片可实现最佳的反光抑制效果,从而显著提升了目标的成像质量。 展开更多
关键词 海面反射光 最优偏振探测角度 Cox-Munk模型 偏振反射特性
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基于偏振成像的甲状腺滤泡组织定量表征
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作者 崔岩 陈宇茜 +3 位作者 黄波 鞠宗雨 尚子一 张然 《光学与光电技术》 2025年第2期1-9,共9页
基于光学成像的病理诊断存在病理切片制作繁琐耗时、人工诊断时间长、增加手术并发症风险等问题。癌症的快速、定量辅助病理诊断方法的研究具有重要意义。以甲状腺滤泡癌组织、甲状腺滤泡性腺瘤组织和正常甲状腺滤泡组织这三种组织为样... 基于光学成像的病理诊断存在病理切片制作繁琐耗时、人工诊断时间长、增加手术并发症风险等问题。癌症的快速、定量辅助病理诊断方法的研究具有重要意义。以甲状腺滤泡癌组织、甲状腺滤泡性腺瘤组织和正常甲状腺滤泡组织这三种组织为样本,针对样本的细胞核与纤维这两种偏振敏感结构,利用Mueller矩阵极化分解和Mueller矩阵分解方法,提取了A、b、D、Δ四个参数用于偏振表征。构建了多元参数空间探究四个参数对甲状腺滤泡癌组织的区分效果,利用统计学方法对三种组织两种偏振敏感结构的表征参数进行差异性分析,结果表明:A-D和b-Δ平面能明显区分甲状腺滤泡癌组织、甲状腺滤泡性腺瘤组织、正常甲状腺滤泡组织,A、b、D、Δ参数能够区分甲状腺滤泡癌组织和甲状腺滤泡性腺瘤组织,研究结果为基于偏振成像的甲状腺滤泡癌的快速、定量辅助病理诊断方法的研究提供了参考。 展开更多
关键词 偏振成像 MUELLER矩阵 甲状腺滤泡癌 参数空间 差异性分析
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铜表面粗糙度对光散射偏振特性的影响
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作者 王鑫 汪剑波 +2 位作者 谭勇 钞红晓 何川 《长春理工大学学报(自然科学版)》 2025年第5期24-37,共14页
铜作为光学反射器件的重要材料,其表面粗糙度直接影响产品的光学性能。本研究通过建立物理型偏振双向反射分布函数模型,系统分析了粗糙度对铜表面偏振散射特性的影响机制。该模型采用Ground Glass X(GGX)法线分布函数描述微面元统计特性... 铜作为光学反射器件的重要材料,其表面粗糙度直接影响产品的光学性能。本研究通过建立物理型偏振双向反射分布函数模型,系统分析了粗糙度对铜表面偏振散射特性的影响机制。该模型采用Ground Glass X(GGX)法线分布函数描述微面元统计特性,结合Smith联合遮蔽阴影函数处理多次散射效应,并通过非线性最小二乘法反演关键参数。通过偏振BRDF测量系统获取了不同粗糙度铜样片的线偏振度(DoLP)数据。结果表明,DoLP随粗糙度变化呈非单调性,先增后减。该现象源于低粗糙度下表面等离子体共振(SPR)的偏振增强效应与高粗糙度下多重散射的退偏振效应之间的竞争。同时,DoLP峰值入射角随粗糙度增加向大角度迁移,表明粗糙度对s/p偏振光存在非对称调制作用。实验测量与仿真结果吻合良好,验证了所建pBRDF模型的有效性和预测精度。本研究明确了DoLP作为光学表征参量对铜表面微观结构的敏感性,为基于偏振探测的表面质量无损评估提供了新方案,对光学反射器件中的表面处理工艺具有重要理论指导意义。 展开更多
关键词 偏振散射 pBRDF模型 DoLP 粗糙表面 表面表征
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基于粗糙表面的高阶镜面反射pBRDF模型
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作者 段锦 丁华藤 +3 位作者 杨嘉豪 李冠霏 史成旭 战俊彤 《光学精密工程》 北大核心 2025年第14期2153-2165,共13页
基于Microfacet理论,当光线照射到粗糙表面时会发生显著的多次镜面反射现象,而传统偏振双向反射分布函数(Polarized Bidirectional Reflectance Distribution Function,pBRDF)未能很好地描述这种现象,为了得到更精确的pBRDF模型,更好地... 基于Microfacet理论,当光线照射到粗糙表面时会发生显著的多次镜面反射现象,而传统偏振双向反射分布函数(Polarized Bidirectional Reflectance Distribution Function,pBRDF)未能很好地描述这种现象,为了得到更精确的pBRDF模型,更好地分析材料的偏振特性,本文在包含镜面反射、漫反射和定向漫反射的三分量pBRDF模型基础上,进一步定义了高阶微相位角与一阶相位角的关系。改进后的pBRDF模型不仅考虑了多次镜面反射的几何衰减因子,还引入了微相位角的定义,从而建立了一个更全面的高阶镜面反射pBRDF模型。通过比较不同的pBRDF模型,并结合偏振特性采集装置进行验证,实验结果表明,本文提出的模型优于其他模型,三阶模型效果普遍优于二阶。在偏振图像渲染中,峰值信噪比和结构相似性平均分别提升10.09%和2.97%,呈现更加真实的渲染效果。验证本文提出的高阶镜面反射pBRDF模型能够更准确地描述目标表面的偏振特性。 展开更多
关键词 高阶镜面反射pBRDF模型 Microfacet理论 粗糙表面 偏振特性 偏振图像渲染
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无退偏振角锥棱镜研制及其特性研究
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作者 王垚廷 党晨昕 +2 位作者 李博 刘星宇 王皎悦 《西安工业大学学报》 2025年第1期123-130,共8页
针对传统光学角锥棱镜对入射其线偏振光进行回射过程中,全内反射导致的明显退偏振现象,本文基于光学高反射镜和精密机械加工的特征,实现了无退偏振角锥棱镜的制作,并对其偏振特性做了分析。实验上采用全固态Nd:GdVO_(4)1064 nm激光器作... 针对传统光学角锥棱镜对入射其线偏振光进行回射过程中,全内反射导致的明显退偏振现象,本文基于光学高反射镜和精密机械加工的特征,实现了无退偏振角锥棱镜的制作,并对其偏振特性做了分析。实验上采用全固态Nd:GdVO_(4)1064 nm激光器作为光源对该角锥棱镜的偏振特性进行了测试,结果表明:线偏振光经其回射后,偏振度保持95%以上。 展开更多
关键词 角锥棱镜 无退偏 线偏振光
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基于旋光法的透明液体浓度测量
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作者 戴雄英 任路阳 钟邦祥 《湖南工程学院学报(自然科学版)》 2025年第3期58-63,共6页
液体浓度对描述液体特性意义重大.本文基于旋光法,使用光电三极管将光强信号转化为电信号,并通过示波器显示波形,读取波形相位差计算求得旋光角,最后将旋光角代入计算公式求得液体浓度.这种测量方法具有高灵敏度和快速测定的优点,能够... 液体浓度对描述液体特性意义重大.本文基于旋光法,使用光电三极管将光强信号转化为电信号,并通过示波器显示波形,读取波形相位差计算求得旋光角,最后将旋光角代入计算公式求得液体浓度.这种测量方法具有高灵敏度和快速测定的优点,能够精确测定透明溶液的浓度.本方法可广泛用于医药工业、药检部门和商品检测部门测量药物或商品的浓度. 展开更多
关键词 旋光性 透明溶液浓度 光源 灵敏度 快速测定
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分焦平面偏振超分辨成像技术的研究现状与展望(特邀) 被引量:2
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作者 张俊超 伍彩云 +3 位作者 罗毅东 李成功 姜南 宋颖超 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第7期195-208,共14页
分焦平面偏振成像作为新一代偏振探测手段,通过将偏振片阵列与焦平面探测器集成,实现了紧凑型快照式偏振成像,在生物医学检测、环境监测及军事侦察等领域展现出显著优势。然而,分焦平面探测器结构引起图像空间分辨率降低,及相邻像元间... 分焦平面偏振成像作为新一代偏振探测手段,通过将偏振片阵列与焦平面探测器集成,实现了紧凑型快照式偏振成像,在生物医学检测、环境监测及军事侦察等领域展现出显著优势。然而,分焦平面探测器结构引起图像空间分辨率降低,及相邻像元间具有不同偏振方向的光强响应,导致瞬时视场误差严重影响偏振信息的重构精度。为实现高分辨率成像、降低瞬时视场误差,分焦平面偏振超分辨成像技术成为该领域的研究热点。文中从偏振成像的基本理论入手,介绍典型的偏振成像系统:分时型、分振幅型、分孔径型、分焦平面型和超构表面型。然后对分焦平面偏振成像分辨率增强的三大方法理论体系进行详细介绍和对比分析,包括基于插值策略的传统算法、基于数学建模的优化方法、基于深度学习的智能处理技术。最后对分焦平面偏振成像分辨率增强技术的未来发展方向作以展望。 展开更多
关键词 偏振成像 分焦平面 超分辨成像 超构表面
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广义完美光学涡旋微操控(特邀) 被引量:1
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作者 高文禹 周源 +7 位作者 李星 张强 张亚楠 严绍辉 李曼曼 于湘华 徐孝浩 姚保利 《光学学报(网络版)》 2025年第3期28-34,共7页
光学涡旋在微粒操纵、光通信、光学成像等领域展现出较大的应用潜力。近年来,广义完美光学涡旋(GPOV)已成为光学涡旋的一个重要研究分支,因具有可定制的强度剖面和与拓扑荷无关的光束半径而受到研究者的广泛关注,并逐渐演变成光学微操... 光学涡旋在微粒操纵、光通信、光学成像等领域展现出较大的应用潜力。近年来,广义完美光学涡旋(GPOV)已成为光学涡旋的一个重要研究分支,因具有可定制的强度剖面和与拓扑荷无关的光束半径而受到研究者的广泛关注,并逐渐演变成光学微操纵技术中的一种新型工具。本文使用闪耀光栅来扩展GPOV的产生方式,并将其应用于聚苯乙烯荧光微球的可定制路径精准输送,通过理论和实验演示了该方法的有效性。研究结果促进了光场调控和光学微操纵技术的融合发展,有望在微尺度输送系统中获得应用。 展开更多
关键词 物理光学 光学微操纵 广义完美光学涡旋 全息光镊 轨道角动量
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基于二向偏振分布函数修正的机场地物材质可见光偏振特性研究
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作者 邹宏扬 战俊彤 +5 位作者 李文君 张肃 付强 段锦 李英超 刘宏宇 《中国光学(中英文)》 北大核心 2025年第2期343-358,共16页
为研究典型机场地物材质的偏振特性,并为偏振成像仪器研制提供所需的理论模型,本文以P-G模型为基础,构建新的二向偏振分布函数(BPDF)模型。本文分析了当大角度光线入射时阴影遮蔽效应更严重的问题,创新性地提出将镜面反射点等效为三维... 为研究典型机场地物材质的偏振特性,并为偏振成像仪器研制提供所需的理论模型,本文以P-G模型为基础,构建新的二向偏振分布函数(BPDF)模型。本文分析了当大角度光线入射时阴影遮蔽效应更严重的问题,创新性地提出将镜面反射点等效为三维球体的解决方案,并利用球面三角学公式对阴影遮蔽函数进行优化。同时,考虑到不同目标具有独特的色散特征,本研究引入色散模型代替受波长影响的传统二向反射分布函数(BRDF)参量,综合考虑漫反射、体散射,构建了新的BPDR模型。通过多角度BRDF实验,与基于动态TS算法的模型参量拟合,得到典型机场地物材质的线偏振度与模型六参量拟合结果。经过多组测试取均值,得到拟合参量中均方根粗糙度参量的测试值,验证了修正BPDF模型的有效性。在仿真分析阶段,以均方根误差(RMSE)作为精度评价指标,将修正BPDF模型、对照模型、实验结果三者进行对比,系统分析了探测角、方位角、入射角对偏振特性的影响。结果显示:4种实验目标在探测角变化时,修正模型的精度较对照模型分别提升了4.39%、4.00%、4.17%、5.26%,且在大探测角下的RMSE仍小于0.05,充分证明修正后模型可用于机场地物目标等粗糙材质的偏振特性研究。此外,通过仿真分析拟合参量对目标偏振特性的影响,发现线偏振度与折射率呈正比关系,而与表面粗糙程度呈反比关系。实验和仿真证明了修正BPDF模型的准确性,为机场地物目标的偏振特性研究提供了思路。 展开更多
关键词 偏振特性 镜面反射 色散 遮蔽效应 二向偏振分布函数(BPDF)
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基于偏振成像的水下图像去模糊方法综述
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作者 蔡雅新 徐晶 +2 位作者 朱嘉悦 方明 宋延嵩 《光散射学报》 北大核心 2025年第4期534-548,共15页
清晰的水下成像能有效提升基于视觉的水下作业能力。受后向散射影响,水下成像极易产生图像模糊。其主要原因是水中微小颗粒将真实目标反射以外的光线散射进反射光路中,从而导致图像质量降低。由于偏振技术可有效利用水下图像后向散射与... 清晰的水下成像能有效提升基于视觉的水下作业能力。受后向散射影响,水下成像极易产生图像模糊。其主要原因是水中微小颗粒将真实目标反射以外的光线散射进反射光路中,从而导致图像质量降低。由于偏振技术可有效利用水下图像后向散射与目标反射偏振特性的差异,结合水下成像模型实现图像清晰化,近些年已作为水下图像去模糊的一个分支发展起来。主要介绍了基于偏振技术的水下图像清晰化算法基本原理、发展路径及国内外研究现状,并对其发展趋势进行分析及展望。 展开更多
关键词 偏振成像 散射介质成像 水下图像复原 后向散射光 水下成像模型
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降雨环境中激光偏振传输特性仿真方法
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作者 朱嘉悦 方明 +2 位作者 蔡雅新 付强 宋延嵩 《应用光学》 北大核心 2025年第1期210-216,共7页
偏振光在近地大气降雨环境中传输时,易被雨滴吸收和散射,产生严重衰减,进而影响光学系统的目标探测能力。研究不同降雨条件下的偏振光传输特性,为偏振探测在目标探测系统中克服降雨因素的影响提供了一定依据。使用韦布尔雨滴谱表征雨滴... 偏振光在近地大气降雨环境中传输时,易被雨滴吸收和散射,产生严重衰减,进而影响光学系统的目标探测能力。研究不同降雨条件下的偏振光传输特性,为偏振探测在目标探测系统中克服降雨因素的影响提供了一定依据。使用韦布尔雨滴谱表征雨滴的尺寸分布,基于米氏散射理论计算雨滴粒子的散射特性,采用蒙特卡洛方法模拟偏振光透过雨滴粒子进行多次散射后的偏振特性,进而研究降雨环境下不同波长、偏振态、降雨量以及传输距离对偏振传输特性的影响。仿真结果表明:4种偏振光的偏振度同降雨量的增加表现出减少的趋势,并且传输距离也有相同的趋势表现,当降雨量较小时,圆偏振光和线偏振光的偏振度随降雨量的变化趋势一致;而降雨量较大时,圆偏振光较线偏振光受到的影响较小,表现出更好的保偏能力,且波长越大,圆偏振光的保偏能力越强。 展开更多
关键词 散射 偏振光 雨滴尺寸 蒙特卡洛 传输特性
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高温金属表面红外辐射偏振特性研究
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作者 杨晨南 付跃刚 +3 位作者 欧阳名钊 原帅 贺文俊 赵宇森 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第6期1557-1565,共9页
偏振特性是光场中除强度与光谱之外的又一维重要特性,在目标识别、军事侦察和红外目标探测等领域展现出广阔的应用前景。航天发动机、高速飞行器等人造物体通常温度可以达到几百摄氏度,因此具有高温自辐射特性。然而,高温情况下目标的... 偏振特性是光场中除强度与光谱之外的又一维重要特性,在目标识别、军事侦察和红外目标探测等领域展现出广阔的应用前景。航天发动机、高速飞行器等人造物体通常温度可以达到几百摄氏度,因此具有高温自辐射特性。然而,高温情况下目标的红外偏振特性研究却相对较少,尤其是缺乏针对不同金属表面在较高温度下的偏振特性的深入探索。为了研究高温金属表面的辐射偏振特性,采用基于微面元理论的双向反射分布函数模型,结合镜面反射与漫反射特性,系统性地建立了基于金属自发辐射能量的偏振双向反射分布函数与红外辐射偏振度的数学模型。通过推导与计算,分析了不同表面粗糙度和温度条件下,金属对红外辐射线偏振度的影响规律。仿真结果表明,在相同温度下,金属表面的粗糙度越大,偏振度越低;相反,在相同粗糙度下,随着温度的升高,偏振度逐渐增加。同时利用LGC6122型长波红外相机与WP25M-IRC红外线栅偏振片,对金属铁和45号钢进行了在8~14μm波段内的目标自发辐射偏振热成像,获取了150、200、250、300、400和500℃下的长波红外线偏振度数据。针对实验观测而言,受普朗克黑体辐射定律影响,金属表面温度与其光谱积分偏振度呈正相关状态,温度越高,光谱积分偏振度越大。同时随着观测角度的增加,偏振度也逐渐增大,在70°~80°范围内达到峰值。该研究成果旨在提升红外目标检测等应用中热成像和光学传感技术的精度和其可靠性,并为未来进一步探索复杂环境下的红外探测技术提供参考。 展开更多
关键词 红外辐射偏振特性 高温金属 偏振度 目标检测
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