一、关于反射光偏振态的探讨（论文文献综述）
张焱,张景华,石志广,张宇,凌峰,刘荻,索玉昌,师晓冉[1]（2021）在《光滑物体表面反射光偏振特征分析及反射光分离技术》文中认为物体表面反射光由镜面反射光和漫反射光组成,针对光滑物体表面镜面反射光和漫反射光的分离问题,建立了一个结合镜面反射和漫反射共同作用的偏振态表征模型,并使用该模型对混合反射区域偏振特征进行分析。基于镜面反射光和漫反射光的偏振特征,根据镜面反射光和漫反射光在光滑物体表面垂直方向及平行方向上的分布关系,采用偏振正交分解的方法实现了镜面反射成分和漫反射成分的求解。利用镜面反射光图像和漫反射光图像之间的相关性,通过梯度下降算法得到镜面反射成分和漫反射成分归一化互相关最小值及其对应的镜面反射偏振度和漫反射偏振度,从而实现反射光的分离。通过对不同场景中获取的反射光图像进行测试,实验结果表明,该算法具有较好的反射光分离效果。
李苑[2]（2021）在《多点式光纤激光超声换能与自适应FBG超声探测的研究》文中提出主动超声探测技术是一项应用于结构健康监测、无损检测、材料表征和医疗诊断等领域的强有力超声监测手段,其核心功能技术包括超声换能和超声探测这两大部分。与传统的电学手段相比,光纤超声换能/探测器具有体积小、重量轻、易集成、耐酸碱腐蚀、抗电磁扰动等优点。为了在大型建筑物、桥梁、飞行器等具体且复杂的应用场合实现健康监测,往往需要在结构体中嵌入大量具有抗环境扰动的主动超声探测点。同时,为了保证多点探测稳定、有效地进行,各超声换能源需要保证一致的信号强度并且换能点数可控。因此,如何在一根光纤链路中获得能量均衡的多点超声换能装置,以及如何获得具有多点、自适应的超声探测系统,成为我们亟待解决的技术问题。为了解决上述问题,本论文分别从光纤超声换能器和光纤超声探测器入手,采用理论结合实验的方法进行研究,主要研究内容如下:首先,针对现有的光纤多点超声换能技术中换能点均衡性不足,我们创新性地提出了分别利用花生锥结构以及单模-无芯-单模结构的光纤微加工技术实现多点能量可控的超声换能方案。在理论研究中,我们通过有限差分光束传播法构建物理模型,分析光纤微结构的模场分布情况,研究其具体的能量耦合机制以及能量提取效率的影响因素,为获得多点能量均衡的超声换能方案提供理论依据。此外,我们还分析了光纤中非线性效应对于超声换能的影响,研究如何控制具体参数保证超声换能的有效进行。在实验研究中,通过分别制备基于以上两种光纤微结构的级联超声换能单元,均实现了五点能量均衡的超声换能装置。通过合理设置光纤微结构的相关参数,实现能量均衡的多点超声换能源,为实际应用中有效控制超声换能点数提供了新方法。其次,为了能够解决单个掺铒光纤激光器的多点超声探测问题,我们分别从时分复用和波分复用两种角度出发进行多点式光纤激光器的研究。本文分别建立了基于强度相关损耗、腔损调制、偏振相关损耗、偏振烧孔效应机制的多波长掺铒光纤激光器理论模型。在此模型下分析了不同机制下波长建立的机理以及多波长实现的物理过程。分析了不同工作状态下谐振腔损、铒纤增益等因素对多波长输出特性的影响。通过对光纤布拉格光栅滤波特性的理论分析,分别提出一种利用光栅扫描式滤波和一种利用可调谐光滤波器的波长切换激光器。以上两种波长切换机制均是基于时分复用特性,有效避免了激光谐振腔的模式竞争现象,为多点切换超声探测的实现提供新思路。此外,根据多波长激光建立的条件,本文创新性地分别提出一种通过偏振相关损耗调制和一种利用偏振烧孔效应的多波长激光振荡实现新方法。基于波分复用的多波长激光谐振机制将有助于实现多点同时复用的超声探测。最后,我们分别对基于以上时分复用和波分复用的多波长机制下的超声探测进行了研究。首次运用波长相干增益的掺铒光纤激光器动态模型,研究激光谐振腔在不同的光栅匹配位置、不同空腔损耗下对连续超声波的瞬变响应;分别研究了基于偏振相关损耗和偏振烧孔效应机制下的多通道超声探测性能。基于以上理论分析,创新性地提出了基于可调谐光滤波器的自适应多通道切换超声探测以及基于偏振烧孔效应的自适应多通道复用超声探测。这两种方案均是在单个激光谐振腔完成,分别克服了>1400με和>2700με的静态背景应变扰动,且均耐受于20°C-50°C的温度变化。这为基于掺铒光纤激光器的超声探测技术中的多点复用提供了解决方案,同时抗环境扰动特性也保证了系统的稳定运行。综上,论文旨在通过解决多点式的超声换能/探测技术在能量均衡、多通道获取、抗环境扰动等方面的问题,为提升主动多点超声探测性能提供新思路和新方法。对未来全光纤主动超声监测系统高效稳定以及小型嵌入式的发展趋势具有良好的借鉴与指导意义。
武刚[3]（2021）在《光通信系统中亚波长光栅分束器及屋形谐振腔的研究》文中研究指明伴随着5G、云计算、大数据和人工智等IT技术的迅速发展,作为其主要支撑的光通信技术也迎来了新的变革与挑战。为了实现更高的数据传输速率,光通信系统中各类光模块和光器件性能大幅提升,并逐渐向小型化、高速化、集成化的方向发展。其中,硅基亚波长光栅因其卓越的光学衍射特性,被广泛应用于激光器、光探测器、耦合器、滤波器、传感器等光电子器件中,并可利用它们实现更为复杂的光子集成电路。此外,基于高品质因子微腔的多种功能器件的出现,极大地推动了光子集成和光子芯片等领域的发展。本文主要围绕亚波长光栅分束器及一种屋形光学谐振腔展开理论分析及实验研究,主要的创新点和研究成果如下:1.研究了非周期亚波长光栅的衍射光波前相位控制特性,提出了透射光为平行光束的一维亚波长光栅功率分束器,设计了偏转角分别为15°和30°、功率比为1:2的1×2功率分束器,仿真得到分束后两光束的偏转角分别为14.4°和29.5°,功率比约为1:1.87,与设计值基本相符。此外,还提出了一维亚波长光栅合束器、透射光为会聚光束的一维亚波长光栅功率分束器、一维亚波长光栅双焦透镜等结构,并对这些器件的性能进行仿真验证。2.提出了基于双层结构一维条形亚波长光栅的偏振分束器,设计了焦距40μm,能够实现波长1.55μm、垂直入射的TM偏振光反射会聚、TE偏振光透射会聚的偏振分束器。仿真得到的TM反射光束焦距为40 μm,焦点处光场强度的半高全宽约1.88 μm,总反射率为90.8%;TE透射光束焦距为38.3 μm,焦点处光场强度的半高全宽约1.7 μm,总透射率为82.4%。该器件能够很好地实现两种正交偏振态的分离,并使分束后的光束各自会聚。3.提出了基于二维块状亚波长光栅的1×N功率分束器,理论分析中,设计了焦距为10 μm的透射型1×3和1×4功率分束器,仿真得到二者的焦距分别为9.5 μm和9.7 μm,总透射率分别为89%和87.2%,焦平面上各会聚点光场强度的半高全宽均小于2 μm。实际使用中,在SOI晶片上制备了焦距为150μm、半径为216 μm的圆形1×3功率分束器和边长为370 μm的方形1×4功率分束器,测量得到两功率分束器的焦距约为170 μm,焦平面上会聚光斑轮廓清晰。4.提出了基于二维块状亚波长光栅的柱面透镜、柱面反射镜和柱面分束透镜。理论分析中,设计了焦距为6 μm的凸柱面透镜和凹柱面反射镜,仿真得到二者的焦距分别为5.85 μm和5.6μm,两线状会聚光斑光场强度的半高全宽分别为0.82μm和1.08 μm。实际使用中,制备了周期为0.6 μm、焦距为250μm、面积为400 μm×400 μμm的亚波长光栅凸柱面透镜,在600 μm处测得透射光束的线状远场图像,两正交方向光斑光场强度的半高全宽分别为250 μm和680 μm。当改变入射光的偏振方向时,线状光斑的归一化强度保持不变,表明基于二维亚波长光栅的柱面透镜具有低的偏振敏感性。此外,还制备了 1×2柱面分束透镜,并对其衍射特性进行测试。5.提出了基于二维块状亚波长光栅的光束偏转器,理论分析中,设计了面积为7.8μm×7.8 μm、偏转角分量为α=30°（光束在光栅平面内投影与χ轴的夹角）、β=30°（光束与z轴夹角）的光束偏转器,仿真得到光束偏转角α和β分别为31.4°和29.5°。实际使用中,制备了面积为400μm×400 μm、两偏转角分量均为30°的光束偏转器,测量得到两偏转角分量分别为α测=29.5°、β测=29.6°,实现了对平行光束精确的偏转控制。6.与他人合作提出并实现了与亚波长光栅功率分束器混合集成、对称分布的三单元/四单元单行载流子光探测器阵列。在-2V偏压下,测量得到与1×3光栅功率分束器集成的三单元光探测器阵列的最大射频输出功率为11.5 dBm@15 GHz,饱和光电流为70 mA@15 GHz;与1×4光栅功率分束器集成的四单元光探测器阵列的最大射频输出功率为13.1 dBm@15 GHz,饱和光电流为91 mA@15 GHz。和相同结构的单个单行载流子光探测器相比,饱和特性有较大的提升。7.提出了一种由非平行反射镜构成的屋形光学谐振腔,分析了不同区域入射光束的谐振条件,仿真得到顶部反射镜倾角为1°、高度为4.468μm、宽度为14.976μm的屋形谐振腔TE20,1模线宽小于0.008 nm,品质因子不小于1.938×105。与具有相同尺寸参数的平行平面腔相比,屋形谐振腔能够将光场限制在更小的区域,实现了更小的光谱线宽、更高的品质因子和更小的模式体积。此外,还提出一种扩展结构的锥顶形光学谐振腔,并对其谐振特性进行了理论分析。
权志强[4]（2021）在《微纳结构非接触光学表征与片上光学效应研究》文中研究说明微纳结构往往赋予材料/器件独特的力学、物理及化学性能,其在光学领域的研究可以分为运用光学原理对器件表面的微纳结构实现非接触无损检测以及研究微纳结构在如何影响器件的光学性能两方面。对于微纳结构的非接触光学表征包括粗糙度检测以及纹理方向检测,通过结合纵向的粗糙度信息以及横向的纹理信息即可以实现对微纳结构的三维表征。基于光学的非接触式粗糙度检测方法包括白光干涉法、共聚焦显微镜测量法、散射法等。由于散射法的结构简单、检测方便等优势成为了粗糙度检测的重要检测方法;而在二维平面内对微纳结构的纹理方向检测目前依旧依赖于共聚焦显微镜此类的高精度大型仪器,快速便捷的非接触纹理方向检测尚未有所报道。本文基于Beckmann散射理论,提出了利用特种光纤实现对微纳结构粗糙度以及纹理方向的快速无损检测。同时,研究微纳结构如何改变器件的光学性能近年来也成为了片上器件研究方向的主要内容之一。具体方法是通过在金属薄层上刻蚀不同的微纳结构从而在金属/介质表面激发表面等离极化激元（SPPs）光场。激发出的SPPs光场具有传统光场无法比拟的优势:第一,SPPs光场被限制在金属与介质表面的亚波长尺度范围内,为光学器件的高度集成奠定了基础;第二,SPPs的调制方式多种多样,可以通过改变入射光的波长、相位、偏振等信息实现对片上SPPs光场的调制。值得注意的是,微纳结构的排布、形状对SPPs光场的分布具有巨大的影响,不同的微纳结构可以产生不同的片上SPPs光场。因此,研究不同微纳结构的片上光学效应具有重要的研究意义。本文将研究如何利用特种光纤实现对微纳结构的非接触光学表征以及设计特殊的片上微纳结构来实现不同的片上光学器件功能。基于Beckmann散射理论中表面粗糙度与镜面反射光强之间的关系,我们设计了基于环形芯光纤的高精度表面粗糙度传感器,实验测量值与样品标称值之间的相对误差为5%左右。给出了纹理取向与镜面反射光强之间的关系,并且提出了基于七芯光纤的纹理取向传感器。微纳结构的光学效应部分将设计特殊的微纳结构进而实现片上全光逻辑器件、结构光场产生器件功能。
赵鹏翔[5]（2021）在《基于偏振信息的多孔径水下成像技术研究》文中研究表明水下光学成像技术在海洋安全生态监测和环境保护、海洋能源勘探、海洋军事侦察等领域有着广泛的应用,由于受水体对光波的吸收和散射作用影响,造成水下成像结果呈现对比度降低、亮度降低、模糊等图像问题,针对此问题,开展基于偏振信息的多孔径水下成像技术研究,具有一定的理论研究和应用价值。本文基于非均匀光场水下环境中,偏振成像技术对水体后向散射参数空间分布估计效果不佳,常数法和拟合法都存在不足,针对此问题,提出融合偏振信息的多孔径水下成像技术,利用相机阵列实现虚拟大孔径成像系统,从而获取广角光场信息,进而融合场景的深度信息实现背景散射和偏振度的精确估计,估计参数值能更好的反应场景的全局特征。通过对浑浊水下环境中不同偏振度目标进行成像实验,与目前先进的复原算法进行对比,结果表明该方法能够有效克服水下非均匀光场带来的问题,能够得到高质量的复原结果。针对半透明水下环境中,存在大量悬浮颗粒,吸收和散射作用较强,传统成像系统受视野限制获取的信息有限,导致水体后向散射相关参数估计不足的问题,及目标材质及水体特性的影响,传统主动偏振成像技术成像应用受限的问题,提出采用非偏振光照明的基于偏振角信息的多孔径偏振聚焦成像方法,利用多孔径成像系统扩大探测视野,获取半透明环境下的更多有效信息,对各子孔径偏振角信息进行融合,优化后向散射相关参数估计值,更为有效地去除散射光的干扰,同时利用LOG滤波器对图像目标进行增强,最终获取细节与对比度都增强的水下图像。
常柳[6]（2021）在《基于FPGA的光纤通信损耗测试系统设计》文中认为光纤通信的快速发展,光无源器件的数量增长迅猛,对光无源器件损耗测试的准确性和效率提出了新的要求。本文基于FPGA设计的光纤通信损耗测试系统,主要针对光纤通信中光模块的稳定性和光节点无源器件偏振相关损耗、回波损耗三方面进行分析。本文的具体工作包括:首先调研国内外光纤通信损耗测试的研究现状,分析损耗产生原因及影响,针对目前国内损耗测试仪测试参数单一的问题,从光的偏振理论出发、研究光通过偏振器件后偏振态的变化及光无源器件偏振损耗和回波损耗测试方法。其次在理论分析的基础上,利用Optisystem仿真平台设计光纤通路模型,研究光纤通信中的光谱变化及光源、光电探测器类型等对系统性能的影响。设计光连续波反射法测试回波损耗模型。通过全偏振态扫描法仿真模型了解偏振控制器参数的设置,验证水平、垂直、45°线偏振光和圆偏振光的邦加球表示,基于此提出改进的偏振态扫描法。最后从硬件和软件两个方面设计测试系统,硬件进行模块化设计,包括光模块、两级放大模块、AD采集模块、FPGA模块等,关键解决微弱信号的放大与采集的问题。软件方面通过上位机和下位机设计,包括通信模块的配置、FPGA主程序设计、AD转换子程序、USB接口配置程序和上位机界面的设计。通过测试得出光纤通信误码率为5.14×10-13,光模块输出功率稳定性为0.3d Bm/8h,光源稳定性。通过标准件验证偏振相关损耗和回波损耗测试性能,分析实验数据得到偏振相关损耗值随测试时间越长越精确。
赵建行[7]（2021）在《超构表面的动态调控特性研究》文中指出超构表面是一种由亚波长单元组成的平面人工材料,在电磁波操控方面表现出了卓越的能力。在过去的几年里,超构表面已经成为一个新兴的研究领域,产生了各种功能的器件包括平面透镜、光束偏转器、偏振转换器和超全息图等。然而,超构表面光学特性的动态调控在很多应用领域中,包括自由空间光通信、全息显示和深度传感等,也是不可或缺的。近年来,人们一直在努力开发能够在外界刺激下控制光学特性的活性材料来实现超表面的动态控制。活性材料的可调性源于各种不同的机制,包括热光效应、自由载流子效应和相变机制等等。这些可调控机制使超构表面的快速控制成为了可能。因此,科学家们在研究可调控超构表面时,重点研究半导体、透明导电氧化物（Transparent Conductive Oxides,TCOs）、石墨烯和各种相变材料（Phase Change Materials,PCM）等活性材料。另外,在超构表面制作过程中引入的特殊可调工艺,如可拉伸材料、可逆电化学沉积等,也可以对超构表面实现动态调控。在本论文中,利用数值模拟的方法,针对超构表面电磁波偏振和振幅的动态调控特性进行了研究。提出了基于石墨烯、狄拉克半金属、二氧化钒等可调活性材料的超构表面,并研究了超构表面偏振转换相关现象的动态调控、等离子体电磁诱导透明光谱的动态调控以及超构表面多功能可切换特性。本研究对诸多领域如生物传感,电磁波操控,以及慢光器件等有着重要的理论价值和指导意义。其中:在电磁波偏振动态调控方面,首先研究了基于石墨烯的偏振转换以及非对称传输的动态调控。金属-石墨烯-金属混合结构的太赫兹超构表面对线偏振光具有偏振转换和非对称传输效应。通过改变石墨烯的费米能级到0 e V,偏振转换和非对称传输现象可以实现开关调节。通过改变石墨烯的费米能级,可以对非对称传输的强度以及偏振转换输出强度进行动态调控。另外,研究了一种由温度切换的半波片和四分之一波片功能的太赫兹超构表面。通过利用一层二氧化钒薄膜便可实现较宽的频段内两种功能的切换。当二氧化钒处于金属相时,超构表面可将x偏振的入射光转化为y偏振的反射光,当二氧化钒处于绝缘体相时,超构表面可将x偏振的入射光转化为圆偏振的反射光。在电磁波振幅动态调控方面主要研究超构表面对电磁波响应光谱的动态调控。首先研究了一种基于狄拉克半金属的多波段可调等离子体电磁诱导透明的太赫兹超构表面。通过破坏狄拉克半金属棒的周期性产生了三个波段的等离子体电磁诱导透明现象。三个波段的等离子体电磁诱导透明光谱可以随着狄拉克半金属的费米能级而产生红移或蓝移。同时,伴随着等离子体电磁诱导透明现象的慢光效应也随着狄拉克半金属的费米能级而移动。多波段的等离子体电磁诱导透明窗口对背景介质折射率的变化十分敏感,具有较高的品质因数。另外,研究了一种基于石墨烯和钛酸锶（Strontium titanate,STO）混合的超构表面,该超构表面可以产生亮模-亮模耦合的等离子体电磁诱导透明现象。通过利用ITO纳米晶须电极来分别对石墨烯天线的费米能级进行调控,可以实现等离子体电磁诱导透明光谱形状的自由调控。由于STO的温控介电常数特性,作为基底可以通过温度来改变等超构表面离子体电磁诱导透明现象的工作频段。此外,对超构表面的电磁波偏振与振幅混合调控进行了研究。首先研究了一种狄拉克半金属-金属混合的太赫兹超构表面偏振转换破缺窗口的调控现象。在原本表现为宽光谱偏振转换的超构表面中引入了狄拉克半金属棒,偏振转换破缺窗口中产生了无偏振转换现象。当狄拉克半金属的费米能级发生改变时,偏振转换破缺窗口的工作频率也随之产生移动,且不破坏原有偏振转换背景波段。另外,研究了一种多功能可切换的超构表面,该超构表面由多层金属光栅结构和二氧化钒薄膜构成,由于二氧化钒的相变特性其可以实现三种功能（1、透射并伴随正交偏振转换;2、完美吸收;3、反射）的切换。功能切换的条件包括温度、入射光偏振态和入射光的入射方向。通过优化超构表面的结构参数,其工作频率可以设定在较宽的频段内任意频率。
王鑫[8]（2021）在《基于多角度多光谱偏振遥感的地物目标识别研究》文中指出目标反射光的偏振态与目标的内在属性及表面结构相关,蕴含着丰富的目标信息。由于人造目标与自然背景以及伪装材料之间的材质与表面特征不同,所以目标与光谱伪装背景反射光的偏振特征会呈现出较大的区别,因此,多角度多光谱偏振遥感技术对区分同谱异物现象,提高目标与背景的对比度,有独特的优势。构建适当的模型描述目标表面反射光的偏振态与目标表面参数的关系,进而利用偏振探测信息反演目标表面参数,是基于偏振探测技术进行目标识别的主要方式,然而,当前关于偏振探测技术在地物目标识别的应用上尚处于研究阶段,而且针对地物目标没有在模型中考虑偏振度随波长的变化规律,无法充分利用多角度多光谱偏振信息带来的优势,限制了多角度多光谱偏振信息的应用发展。本论文对多角度多光谱偏振信息的联合应用展开了研究,为多角度多光谱偏振探测技术在地物目标识别方面的应用提供依据,并指导多角度多光谱偏振探测仪器的指标设计,本文研究内容主要包括以下方面:首先,本文对金属类目标表面参数反演方法展开了研究,构建了适用于金属目标的多角度多光谱偏振二向反射模型。该模型通过引入Lorentz-Drude色散常数描述了金属目标的偏振特征随波长变化的规律,解决了传统模型无法充分利用光谱偏振信息反演目标表面参数的问题,增加了模型对光谱偏振信息的利用。此外,该模型通过引入偏振二向反射模型中的体散射分量以及遮蔽因子,准确描述了粗糙目标表面的体散射效应对散射光偏振态的影响,可以分析目标表面的结构特征,更适用于粗糙表面。蒙特卡洛仿真实验结果表明本文提出的金属多角度多光谱偏振二向反射模型对噪声有着较高的鲁棒性。对金属铜和铝的目标表面参数反演实验结果表明,参数反演结果与参考值相符合,证实了金属多角度多光谱偏振二向反射模型的有效性。其次,本文对非金属类目标表面参数反演方法展开了研究,建立了适用于非金属目标的多角度多光谱偏振二向反射模型。该模型针对不同类型的非金属目标如吸光类非金属（消光系数k不为0）以及透光类非金属（消光系数k为0）分别引入了Lorentz色散模型常数和Cauchy色散常数,以此描述非金属类目标的偏振光谱特征,这使该模型能同时利用多角度多光谱偏振信息反演目标表面参数,增加了多光谱偏振信息的利用率的。此外,根据不同目标表面的粗糙程度的差异引入了体散射修正系数,以便更准确地描述目标表面特征对目标表面散射光偏振态的影响,适用于粗糙目标。蒙特卡洛仿真实验表明本文提出的非金属多角度多光谱偏振二向反射模型在噪声环境下的适用性。同时,对石英和绿色涂层的目标表面参数反演实验结果表明,本文提出的模型提高了目标表面参数的反演精度,分析非金属目标的偏振特征提供了理论支持。最后,本文基于以上多角度多光谱偏振二向反射模型研究了适合目标参数反演的最优探测光谱范围、光谱通道个数以及角度个数。基于全局敏感Sobol算法,本文分别对金属及非金属材料的多角度多光谱偏振二向反射模型参数进行了敏感性分析,通过量化了模型中单个参数或几个参数改变时产生的方差对输出量的总方差的贡献,研究了模型输出量偏振度在不同波段下随模型中各参数变化的敏感程度,并以此挑选出适合各材料表面参数反演的最佳波段,这些波段范围内各模型中参数敏感度相对较高,有利于提高这些参数反演结果对测量噪声抗干扰性。此外,本文利用蒙特卡洛仿真实验研究了探测条件如光谱通道数以及角度个数在噪声环境下对目标表面参数反演精度的影响,总结出适合各类型目标参数反演的光谱通道数与角度个数,由此达到满足反演精度的同时避免了仪器指标过优造成浪费的目的,为地物目标识别应用的偏振探测仪器设计提供理论支持。
徐利平[9]（2021）在《基于量子弱测量原理的表面等离子体共振生化传感器研究》文中研究表明表面等离子体共振（Surface plasmon resonance,SPR）传感技术是近几十年迅速发展起来的一种光学传感技术,以其高灵敏度、免标记、无损伤、实时检测等优点,在生物医学、化学、食品安全检测等领域中得到了广泛的应用。通常来说,表面等离子体共振传感器主要包括强度调制、角度调制、波长调制和相位调制四种方式。由于实际应用中噪声的存在,采用不同的调制方式会导致现有的SPR传感技术呈现不同的分辨率,且受SPR经典调制方法的限制,其灵敏度、分辨率很难再有提升的空间,还会使得成本以及系统复杂性进一步增加。随着科技的飞速发展和人们对健康状况以及生活环境的关注程度逐步提高,对检测技术的要求也越来越高。因此有必要探索基于新原理的SPR传感方法和技术,突破现有SPR传感器的局限性,来扩展其实际应用范围,如较低浓度的痕量检测,甚至可达到少数或者单分子量级的探测水平;拥有较大的动态范围;不仅能测试物质的折射率,还可区分手性分子的绝对构型;同时在实现以上提及条件时,若其制造成本低廉、便携以及操作简易,允许相较于目前更大的加工宽容度,则可极大地促进SPR传感器在实际生活中的应用。本论文将量子弱测量理论引入到SPR传感技术中,利用量子弱测量技术抑制噪声的同时可放大所需信号的独特优势,使SPR传感器的分辨率、动态范围得到改善,同时还可以区分手性分子。基于量子弱测量原理的表面等离子体共振传感器不像传统SPR传感技术对金属膜厚度以及噪声敏感,采用强度调制极大程度上降低了系统的复杂性以及制造成本,同时简易了操作,因此本项工作的开展具有重要的应用前景。本论文将SPR传感技术与量子弱测量原理相结合,再根据几种典型的物质:离子化合物、非手性分子以及手性分子,提出了几种新型的SPR传感方式,并在理论和实验上都进行了较为系统深入地研究,取得如下创新成果:（1）首先提出了基于量子弱测量原理的线偏振光激发表面等离子体共振折射率传感器,其中将线偏振光作为前选择态采用强度调制来监测离子化合物（氯化钠）、非手性分子（酒精）折射率的变化。利用该系统可以准确测出9.8×10-7RIU的折射率变化量,动态范围为10-7～10-5RIU,分辨率比常用的强度调制型SPR传感器性能提高102倍。同时,该装置可以通过CCD相机清晰定量地观测到光子自旋霍尔现象。在理论和实验上验证了随着折射率的增加,光子自旋角动量和轨道角动量的相互作用逐渐减弱,最终这种相互作用变得极其微弱,以至于不再能分辨光子自旋霍尔效应。该系统配置简单,操作简单,成本低廉,相较于复杂的相位调制型SPR传感器更具有实用性和推广性。（2）在实现了对离子化合物、非手性分子折射率的高精度检测之后,又进一步设计和构建了基于量子弱测量原理的椭圆偏振光激发表面等离子体共振折射率传感器,将椭圆偏振光作为前选择态采用强度调制来监测手性分子（葡萄糖、果糖、L-脯氨酸、D-脯氨酸）折射率的变化。利用该系统可以准确读出折射率变化量1.13×10-6RIU,分辨率与基于Mach-Zehnder干涉仪的量子弱测量技术相比提高一个数量级。而通常SPR传感器在金膜修饰的情况下只能测试不具备旋光性的溶液。该系统配置简单,与目前最灵敏的基于相位调制型的SPR传感器相比,操作更简单。为进一步在水溶液中检测蛋白质和DNA等生物分子的检测方法提出了新的思路。（3）因手性分子具有旋光性,根据量子弱测量技术自身特性,设计和构建了基于量子弱测量原理的表面等离子体共振旋光性传感器,手性分子改变前选线偏振态,可用来测量手性分子（葡萄糖、果糖、L-脯氨酸、D-脯氨酸）的旋光角以及识别手性分子。利用该系统测量的旋光角变化量低至2.73×10-4rad,系统分辨率比使用强度调制量子弱测量系统获得的分辨率高一个数量级。通过测量输出光强随手性分子旋光角的变化,可根据强度确定手性分子的绝对构型。本文所提出的传感器不仅丰富了手性传感器的种类,而且填补了传统SPR传感器不能直接检测手性分子的空白。该方法对手性分子的检测具有实时监测和高分辨率的独特优势,同时该系统结构简单、操作简易、成本低廉。综上,精密手性分子检测的特点使其成为一种前途广阔的测量方法,可用于多种生命科学领域,如药物合成、药物分析、立体化学、食品添加剂安全检查等以及其他涉及手性分子的重要应用领域。（4）基于上述研究设计的折射率及旋光角传感器,通过进一步对其进行优化和集成,搭建了基于量子弱测量原理的表面等离子体共振的多参数测量传感器,可以同时测量折射率和旋光角。该系统折射率分辨率比之前采用光强调制量子弱测量系统高三个数量级;利用该系统测量的旋光角分辨率比传统测量方法高一个数量级。该系统还可以通过强度与分子取向的关系来识别手性分子的绝对构型。同时,该传感器实现了简单的线性光路操作,稳定性高,并具有良好的鲁棒性。实现了基于量子弱测量原理的表面等离子体共振技术的多参数测量应用,也丰富了量子弱测量传感器的类型。
王越[10]（2021）在《非共光路外差激光干涉周期非线性误差抑制与测试方法》文中指出近年来随着超精密装备制造、精密计量与前沿科学研究等快速发展,其对位移测量精度的需求已经从纳米量级逐步过渡到亚纳米甚至皮米量级,这给外差激光干涉测量技术提出了新的挑战。本领域提出的非共光路外差激光干涉测量方法被称为“下一代外差激光干涉测量方法”,是最有望实现该测量精度的方法。然而,虚反射引起的周期非线性误差,其幅值为数十皮米至一纳米,是阻碍非共光路外差激光干涉仪精度提升的重要误差之一。目前尚无有效方法对该误差进行精准分析、抑制与测试,这导致现有非共光路外差激光干涉仪依然受到周期非线性误差的困扰,制约着皮米量级位移测量精度的实现。本论文围绕非共光路外差激光干涉测量方法中的周期非线性误差问题展开,建立了非共光路外差激光干涉周期非线性误差分析方法,并提出了对应的周期非线性误差抑制与测试方法。具体研究内容如下:针对非共光路外差激光干涉仪中周期非线性误差作用复杂,难以在设计阶段对其进行精准预测评估的问题,提出了一种基于多阶多普勒频移虚反射光束追迹分析的周期非线性误差精准分析方法。该方法分析了由于不同虚反射光束轨迹差异引入的位相差,并对多阶多普勒频移虚反射与主信号干涉引入的寄生干涉分量进行矢量分析,建立了包含干涉仪任意光学界面间多阶虚反射光束的强度、路径与位姿等关键参量的虚反射光束追迹分析模型,进而根据上述关键参量,对其多阶多普勒频移虚反射光束进行分类提取,并获取与主光束干涉形成的寄生干涉信号,进而根据周期非线性误差形成机理,在本领域首次实现了虚反射引入的周期非线性误差的精准计算。利用该方法对三种经典干涉仪进行仿真分析,其结果与实测结果一致。针对非共光路外差激光干涉仪中周期非线性误差难以精准抑制至皮米量级的问题,提出了一种基于虚反射光迹精准规划的周期非线性误差抑制方法。该方法基于周期非线性误差精准分析方法,通过对多阶多普勒频移虚反射光束路径的溯源分析,搜索并获取产生上述光束的关键虚反射面,同时构建多关键虚反射面空间姿态与周期非线性误差的映射关系,在此基础上,智能优化设计关键虚反射面的空间姿态,以精准规划虚反射光束轨迹,降低或消除其引入的寄生干涉分量,从而将非共光路外差激光干涉周期非线性误差精准抑制至皮米量级。针对现有方法难以对非共光路外差激光干涉仪进行皮米量级周期非线性误差综合测试的问题,提出了一种基于双通道寄生分量合成的周期非线性误差测试方法。通过分析非共光路外差激光干涉信号的双向多普勒频移特性,将包含各阶寄生多普勒频移的测量/参考信号同时与两对相同的本地正交信号进行并行解调和二次混频,获得一对幅度变化的待测正交信号,从而将非共光路外差激光干涉仪中周期非线性误差的形式从测量/参考信号的各阶寄生多普勒频移转化为待测正交信号的幅度变化,实现整个干涉仪周期非线性误差的综合测试。在上述研究的基础上,针对非共光路外差激光干涉周期非线性误差分析、抑制与测试方法设计了相应的实验装置。首先,对本文提出的基于多阶多普勒频移虚反射光束追迹分析的周期非线性误差精准分析方法进行了实验验证:对比测试了不同虚反射率下Wu-type平面镜型与角锥棱镜型干涉仪中的周期非线性误差,实验结果与仿真分析结果一致,证明了本文提出的周期非线性误差精准分析方法的有效性。然后,对基于双通道寄生分量合成的周期非线性误差测试方法进行了验证,其测试误差绝对值小于2 pm。最后,基于虚反射光迹精准规划对典型的Joo-type角锥棱镜型干涉仪进行周期非线性误差抑制,并对其进行了测试。测试结果表明,经本方法优化设计,Joo-type角锥棱镜型干涉仪周期非线性误差从39 pm抑制至5pm以下。
二、关于反射光偏振态的探讨（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、关于反射光偏振态的探讨（论文提纲范文）
（1）光滑物体表面反射光偏振特征分析及反射光分离技术（论文提纲范文）
| 1 物体表面反射偏振态模型构建 |
| 1.1 物体表面反射光组成 |
| 1)镜面反射偏振光IS: |
| 2)漫反射偏振光IDp: |
| 3)漫反射自然光IDunpolar: |
| 1.2 光滑物体表面反射偏振态表征模型 |
| 1.2.1 镜面反射光和漫反射光正交分解 |
| 1.2.2 结合镜面反射和漫反射的偏振态模型构建 |
| 2 光滑物体表面镜面反射成分和漫反射成分分离 |
| 2.1 光滑物体表面垂直方向和平行方向光强分量提取 |
| 2.2 基于偏振正交分解的反射光分离 |
| 2.3 基于图像归一化互相关最小化的反射光分离方法 |
| 3 实验结果与分析 |
| 3.1 反射光分离结果分析 |
| 3.2 定量比较 |
| 4 结论 |
（2）多点式光纤激光超声换能与自适应FBG超声探测的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 超声换能器的发展现状 |
| 1.2.1 超声换能器的研究概况 |
| 1.2.2 超声换能器存在的问题 |
| 1.3 超声探测器的发展现状 |
| 1.3.1 超声探测器解调方案研究状况 |
| 1.3.2 多点光纤超声探测的研究现状 |
| 1.3.3 光纤激光超声探测器存在的问题 |
| 1.4 本文的研究体系及内容安排 |
| 第2章 光纤激光超声换能及探测基本理论 |
| 2.1 光纤激光超声换能器的理论分析 |
| 2.1.1 光纤激光超声换能器工作原理分析 |
| 2.1.2 软件仿真基础 |
| 2.2 掺铒光纤激光器的物理模型 |
| 2.2.1 掺铒光纤激光器的静态模型 |
| 2.2.2 掺铒光纤激光器动态模型 |
| 2.3 FBG激光超声探测理论分析 |
| 2.3.1 FBG超声探测基本原理 |
| 2.3.2 基于FBG匹配滤波的激光超声探测原理 |
| 2.3.3 FBG超声探测方向特性 |
| 2.4 小结 |
| 第3章 多点能量均衡光纤激光超声换能器的研究 |
| 3.1 多点光纤激光超声换能器的理论分析 |
| 3.1.1 超声换能点数目的研究 |
| 3.1.2 非线性效应的影响分析 |
| 3.2 超声换能物理系统简介 |
| 3.2.1 全光纤多点激光超声换能系统 |
| 3.2.2 超声换能测试系统 |
| 3.3 基于花生锥结构的多点光纤激光超声换能器 |
| 3.3.1 花生锥结构理论分析 |
| 3.3.2 花生锥结构制备方法 |
| 3.3.3 花生锥换能器的实验装置 |
| 3.3.4 花生锥换能器的换能性能 |
| 3.3.5 多点花生锥超声换能同步测量 |
| 3.3.6 花生锥换能器的弯曲灵敏度 |
| 3.4 基于无芯光纤结构的多点光纤激光超声换能器 |
| 3.4.1 无芯光纤结构理论分析 |
| 3.4.2 无芯光纤结构制备方法 |
| 3.4.3 无芯光纤结构换能器实验装置 |
| 3.4.4 无芯光纤结构换能器的换能性能 |
| 3.4.5 不同光纤微结构的机械性能对比 |
| 3.5 小结 |
| 第4章 多波长掺铒光纤激光器的研究 |
| 4.1 基于FBG扫描式的波长连续切换掺铒光纤激光器 |
| 4.1.1 FBG扫描式掺铒光纤激光器工作原理 |
| 4.1.2 FBG扫描式的多波长特性 |
| 4.2 可调谐光滤波器的逐点切换掺铒光纤激光器 |
| 4.2.1 可调谐光滤波器型激光器工作原理 |
| 4.2.2 可调谐光滤波器型激光器的多波长特性 |
| 4.3 基于强度相关损耗效应的多波长掺铒光纤激光器 |
| 4.3.1 强度相关损耗的多波长工作原理 |
| 4.3.2 基于强度相关损耗的多波长特性 |
| 4.3.3 基于强度相关损耗的FBG多波长掺铒光纤激光器 |
| 4.4 基于腔损调制的多波长掺铒光纤激光器 |
| 4.4.1 基于腔损调制的工作原理 |
| 4.4.2 基于腔损调制的多波长特性 |
| 4.5 基于偏振相关损耗的多波长掺铒光纤激光器 |
| 4.5.1 偏振相关损耗工作原理 |
| 4.5.2 偏振相关损耗理论分析 |
| 4.5.3 偏振相关损耗的多波长特性 |
| 4.5.4 偏振相关损耗的波长切换时间 |
| 4.6 基于偏振烧孔效应的多波长掺铒光纤激光器 |
| 4.6.1 偏振烧孔效应工作原理 |
| 4.6.2 偏振烧孔效应理论分析 |
| 4.6.3 基于偏振烧孔效应的多波长特性 |
| 4.7 小结 |
| 第5章 基于多波长激光FBG超声探测器的研究 |
| 5.1 基于FBG扫描式激光器的多通道超声探测器 |
| 5.1.1 掺铒光纤激光器理论模型及其动态特性 |
| 5.1.2 多通道超声探测器的实验装置 |
| 5.1.3 多通道超声探测器超声探测结果分析 |
| 5.2 基于可调谐光滤波器的多通道自适应FBG超声探测器 |
| 5.2.1 基于可调谐光滤波器的实验装置简介 |
| 5.2.2 基于可调谐光滤波器的探测分析 |
| 5.2.3 基于可调谐光滤波器的自适应分析 |
| 5.2.4 基于可调谐光滤波器的方向特性 |
| 5.3 基于腔损调制的双通道FBG超声探测器 |
| 5.3.1 基于腔损调制的实验装置 |
| 5.3.2 基于腔损调制的超声探测结果分析 |
| 5.4 基于偏振相关损耗的激光器动态特性研究 |
| 5.4.1 基于偏振相关损耗的激光器动态特性分析 |
| 5.4.2 基于偏振相关损耗的多通道超声探测实验 |
| 5.5 基于偏振烧孔效应的多点FBG超声探测器 |
| 5.5.1 基于偏振烧孔效应的激光器动态特性分析 |
| 5.5.2 基于偏振烧孔效应的实验装置 |
| 5.5.3 基于偏振烧孔效应的多点超声探测分析 |
| 5.5.4 基于偏振烧孔效应的多点自适应性分析 |
| 5.6 小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录 常用缩写词 |
| 攻读博士学位期间取得创新性成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（3）光通信系统中亚波长光栅分束器及屋形谐振腔的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 论文研究背景 |
| 1.2 论文研究的意义 |
| 1.3 论文结构安排 |
| 参考文献 |
| 第二章 亚波长光栅的研究进展及应用 |
| 2.1 基于亚波长光栅的高反射镜 |
| 2.2 基于亚波长光栅的抗反射表面 |
| 2.3 基于亚波长光栅的光波导 |
| 2.4 基于亚波长光栅的偏振控制器件 |
| 2.5 基于亚波长光栅的相位控制器件 |
| 2.6 基于亚波长光栅的耦合器 |
| 2.7 基于亚波长光栅的滤波器 |
| 2.8 亚波长光栅的应用前景 |
| 2.9 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 亚波长光栅的严格耦合波分析法及器件设计方法 |
| 3.1 周期结构亚波长光栅的严格耦合波分析法 |
| 3.1.1 一维条形周期结构亚波长光栅的严格耦合波分析 |
| 3.1.2 二维块状周期结构亚波长光栅的严格耦合波分析 |
| 3.2 基于亚波长光栅的光学器件设计方法 |
| 3.2.1 基于一维条形亚波长光栅的器件设计 |
| 3.2.2 基于二维块状亚波长光栅的器件设计 |
| 3.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 一维亚波长光栅分束器的研究 |
| 4.1 基于一维亚波长光栅的功率分束器 |
| 4.1.1 透射光为平行光束的功率分束器 |
| 4.1.2 基于一维亚波长光栅的合束器 |
| 4.1.3 透射光为会聚光束的功率分束器 |
| 4.1.4 一维条形亚波长光栅双焦透镜 |
| 4.2 基于一维亚波长光栅的偏振分束器 |
| 4.2.1 偏振分束器模型 |
| 4.2.2 偏振分束器的结构设计 |
| 4.2.3 偏振分束器的仿真验证 |
| 4.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 二维亚波长光栅分束器的研究 |
| 5.1 基于二维亚波长光栅的1×N功率分束器 |
| 5.1.1 具有会聚功能的透射型1×N功率分束器模型 |
| 5.1.2 1×N功率分束器的结构设计 |
| 5.1.3 1×N功率分束器的仿真验证 |
| 5.1.4 一种1×9功率分束器 |
| 5.2 基于二维亚波长光栅的柱面透镜、柱面反射镜 |
| 5.2.1 柱面透镜和柱面反射镜模型 |
| 5.2.2 柱面透镜和柱面反射镜的设计与仿真 |
| 5.2.3 柱面透镜的实验验证 |
| 5.3 基于二维亚波长光栅的柱面分束透镜 |
| 5.4 基于二维亚波长光栅的光束偏转器 |
| 5.4.1 光束偏转器模型及光束控制机理 |
| 5.4.2 光束偏转器的性能仿真 |
| 5.4.3 光束偏转器的实验验证 |
| 5.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 光栅功率分束器与光探测器阵列集成的研究 |
| 6.1 单行载流子光探测器原理 |
| 6.2 与亚波长光栅功率分束器集成的光探测器阵列结构 |
| 6.3 1×N光栅功率分束器的设计与制备 |
| 6.4 集成光探测器阵列的设计与制备 |
| 6.5 集成光探测器阵列的性能测试 |
| 6.5.1 暗电流测试 |
| 6.5.2 频率响应特性测试 |
| 6.5.3 交流饱和特性测试 |
| 6.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 屋形光学谐振腔的研究 |
| 7.1 一种屋形光学谐振腔 |
| 7.1.1 屋形谐振腔的结构及分析 |
| 7.1.2 屋形谐振腔的模式特性 |
| 7.2 一种锥顶形光学谐振腔 |
| 7.2.1 锥顶形谐振腔结构及分析 |
| 7.2.2 锥顶形谐振腔的模式特性 |
| 7.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第八章 总结与展望 |
| 8.1 总结 |
| 8.2 展望 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文及申请的专利 |
| 学术论文 |
| 申请专利 |
（4）微纳结构非接触光学表征与片上光学效应研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| §1.1 研究背景 |
| §1.2 国内外研究现状 |
| §1.2.1 微纳结构的非接触光学表征 |
| §1.2.2 微纳结构的片上光学效应 |
| §1.3 论文的主要工作 |
| 第二章 环形芯光纤测量表面粗糙度理论模型 |
| §2.1 散射法测量表面粗糙度的基本原理 |
| §2.2 环形芯光纤的聚焦情况分析 |
| §2.3 环形芯光纤关于表面粗糙度的调制函数 |
| §2.4 本章小结 |
| 第三章 散射法测量纹理方向理论模型 |
| §3.1 纹理方向与表面粗糙度的理论关系 |
| §3.2 七芯光纤聚焦情况分析 |
| §3.3 七芯光纤关于纹理方向的调制函数 |
| §3.4 本章小结 |
| 第四章 微纳结构的片上光学效应 |
| §4.1 表面等离极化激元的形成 |
| §4.2 微纳结构的片上光学效应 |
| §4.2.1 单一矩形纳米槽对表面等离极化激元光场的调制 |
| §4.2.2 阵列结构对表面等离极化激元光场的调制 |
| §4.3 面内矢量对表面等离极化激元光场的调制 |
| §4.4 本章小结 |
| 第五章 表面粗糙度的检测 |
| §5.1 测量系统结构与实验方案 |
| §5.2 传感器仿真与制作 |
| §5.2.1 传感器仿真 |
| §5.2.2 传感器制作 |
| §5.3 实验与数据分析 |
| §5.4 本章小结 |
| 第六章 纹理方向的检测 |
| §6.1 测量系统结构与实验方案 |
| §6.2 传感器仿真 |
| §6.3 本章小结 |
| 第七章 片上微纳器件的设计 |
| §7.1 全光逻辑门的设计 |
| §7.2 片上无衍射光束的产生 |
| §7.3 本章小结 |
| 第八章 总结与展望 |
| §8.1 总结 |
| §8.1.1 微纳结构的非接触光学表征 |
| §8.1.2 微纳结构的片上光学效应 |
| §8.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者在攻读硕士期间的主要研究成果 |
（5）基于偏振信息的多孔径水下成像技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1.绪论 |
| 1.1 课题的选题背景及研究意义 |
| 1.2 国内外水下成像复原技术的研究发展现状 |
| 1.3 本文的主要内容和组织结构 |
| 2.水下偏振成像理论与多孔径成像理论 |
| 2.1 偏振成像的基础理论 |
| 2.1.1 光波的偏振性 |
| 2.1.2 偏振光的表征方式 |
| 2.1.3 偏振信息图像的采集和特征图像的获取 |
| 2.2 影响水下成像的水体光学特性以及水下成像原理 |
| 2.2.1 影响水下成像的水体光学特性 |
| 2.2.2 水下环境成像基本物理模型 |
| 2.3 水下偏振成像理论分析 |
| 2.3.1 水下主动偏振成像理论分析 |
| 2.3.2 水下被动偏振成像理论分析 |
| 2.3.3 水下偏振差分复原技术 |
| 2.4 多孔径成像技术原理 |
| 2.4.1 光场的定义及参数化 |
| 2.4.2 光场的采集方式 |
| 2.4.3 多孔径成像原理 |
| 2.5 本章小结 |
| 3.融合偏振信息的多孔径水下成像算法 |
| 3.1 后向散射参数的估计方法及问题分析 |
| 3.2 多孔径水下偏振成像方法 |
| 3.3 图像质量评价函数 |
| 3.4 实验及结果分析 |
| 3.4.1 实验设备组成 |
| 3.4.2 实验结果及分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4.半透明水下环境多孔径偏振聚焦成像 |
| 4.1 半透明水下环境中偏振成像问题分析 |
| 4.2 基于偏振角的多孔径偏振聚焦成像原理 |
| 4.3 实验结果及分析 |
| 4.3.1 实验设备 |
| 4.3.2 实验结果及分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5.总结与展望 |
| 5.1 本章小结 |
| 5.2 存在的不足以及以后的研究重点 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果 |
| 致谢 |
（6）基于FPGA的光纤通信损耗测试系统设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1.绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 光纤通信研究现状 |
| 1.2.2 光纤通信损耗测试研究现状 |
| 1.3 论文研究的主要内容 |
| 2.系统理论分析 |
| 2.1 光的偏振理论分析 |
| 2.1.1 偏振光的琼斯矢量法表示 |
| 2.1.2 偏振光的斯托克斯矢量法表示 |
| 2.1.3 偏振光的邦加球表示 |
| 2.2 偏振相关损耗理论分析 |
| 2.2.1 偏振相关损耗的影响 |
| 2.2.2 偏振扫描法概述 |
| 2.2.3 Muller矩阵法概述 |
| 2.3 回波损耗理论分析 |
| 2.3.1 回波损耗的影响 |
| 2.3.2 回波损耗测试方法 |
| 2.4 本章小结 |
| 3.光纤通路仿真与搭建 |
| 3.1 光纤通信系统的仿真测试 |
| 3.1.1 Optisystem仿真平台简介 |
| 3.1.2 光纤通路仿真设计 |
| 3.1.3 光纤通路仿真结果分析 |
| 3.2 系统器件选型 |
| 3.2.1 光源的选择设计 |
| 3.2.2 偏振控制器的选择设计 |
| 3.2.3 高响应度光电探测器的选择设计 |
| 3.3 系统设计 |
| 3.4 本章小结 |
| 4.系统硬件电路设计 |
| 4.1 光模块设计 |
| 4.2 偏振控制器驱动电路设计 |
| 4.3 光电二极管跨阻放大电路设计 |
| 4.4 二级放大电路设计 |
| 4.5 AD 转换电路设计 |
| 4.6 FPGA 及其外围电路的设计 |
| 4.7 USB 接口电路设计 |
| 4.8 电源电路设计 |
| 4.9 本章小结 |
| 5.系统软件设计 |
| 5.1 下位机软件 |
| 5.1.1 光纤通信程序配置 |
| 5.1.2 FPGA主程序设计 |
| 5.1.3 异步FIFO设计 |
| 5.1.4 AD转换程序设计 |
| 5.1.5 数据处理程序 |
| 5.2 上位机软件设计 |
| 5.2.1 上位机软件流程设计 |
| 5.2.2 USB接口程序设计 |
| 5.3 本章小结 |
| 6.系统测试与结果分析 |
| 6.1 光纤接口仿真与验证 |
| 6.2 SFP光模块稳定性测试 |
| 6.2.1 光模块电信号测试 |
| 6.2.2 光模块光信号测试 |
| 6.3 偏振相关损耗测试验证 |
| 6.3.1 测试结果 |
| 6.3.2 误差分析 |
| 6.4 回波损耗测试结果 |
| 6.4.1 测试结果 |
| 6.4.2 误差分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 所做工作的总结 |
| 7.2 下一步工作建议与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表的论文以及取得的研究成果 |
| 致谢 |
（7）超构表面的动态调控特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 可调控超构表面的国内外研究现状 |
| 1.2.1 基于热光效应的可调控超构表面 |
| 1.2.2 基于自由载流子效应的可调控超构表面 |
| 1.2.3 基于相变材料的可调控超构表面 |
| 1.2.4 基于可逆电化学沉积技术的超构表面 |
| 1.2.5 基于可拉伸基底材料的超构表面 |
| 1.3 论文的主要内容 |
| 第2章 超构表面对电磁波的调控手段及研究方法 |
| 2.1 超构表面对电磁波的调控手段 |
| 2.1.1 波前操控 |
| 2.1.2 偏振转换 |
| 2.1.3 完美吸收 |
| 2.1.4 非对称传输 |
| 2.1.5 等离子体电磁诱导透明 |
| 2.2 超构表面的研究方法 |
| 2.2.1 数值计算方法 |
| 2.2.2 理论计算方法 |
| 第3章 偏振动态调控型超构表面 |
| 3.1 石墨烯超构表面的偏振转换动态调控 |
| 3.1.1 超构表面的设计与理论建模 |
| 3.1.2 完美偏振转换以及非对称传输现象 |
| 3.1.3 偏振转换以及非对称传输的开关调节 |
| 3.1.4 偏振转换以及非对称传输的强弱调节 |
| 3.2 二氧化钒超构表面的半波片和四分之一波片功能切换 |
| 3.2.1 结构设计与研究方法 |
| 3.2.2 二氧化钒金属相时的半波片功能 |
| 3.2.3 二氧化钒绝缘体相时的四分之一波片功能 |
| 3.2.4 工作原理分析 |
| 3.2.5 几何参数的影响 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 振幅动态调控型超构表面 |
| 4.1 狄拉克半金属超构表面的多波段等离子体电磁诱导透明的调控 |
| 4.1.1 结构设计和研究方法 |
| 4.1.2 多波段等离子体电磁诱导透明现象的形成 |
| 4.1.3 慢光、传感应用及调控研究 |
| 4.2 偏振无关的等离子体电磁诱导透明的动态调控 |
| 4.2.1 结构设计与理论建模 |
| 4.2.2 偏振无关的等离子体电磁诱导透明 |
| 4.2.3 等离子体电磁诱导透明光谱形状与频段调控 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 振幅和偏振混合动态调控型超构表面 |
| 5.1 狄拉克半金属超构表面的偏振转换破缺调控 |
| 5.1.1 结构设计以及理论分析 |
| 5.1.2 偏振转换光谱破缺现象 |
| 5.1.3 偏振转换破缺窗口的调控 |
| 5.2 二氧化钒超构表面的多功能切换研究 |
| 5.2.1 结构设计与研究方法 |
| 5.2.2 二氧化钒绝缘体相时的可切换偏振转换和完美吸收 |
| 5.2.3 二氧化钒金属相时的可切换完美吸收和反射 |
| 5.2.4 优化以实现可切换的多功能 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论及创新点 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
| 致谢 |
（8）基于多角度多光谱偏振遥感的地物目标识别研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 多角度多光谱偏振探测技术应用的国内外研究现状 |
| 1.2.1 军事应用 |
| 1.2.2 目标信息反演 |
| 1.2.3 资源勘探 |
| 1.2.4 疾病检查 |
| 1.2.5 图像增强 |
| 1.2.6 目标检测 |
| 1.3 多角度多光谱偏振探测仪器的国内外研究进展 |
| 1.3.1 国外研究进展 |
| 1.3.2 国内研究进展 |
| 1.4 本文研究内容和章节安排 |
| 第2章 光学的偏振及色散基本理论 |
| 2.1 偏振光的介绍 |
| 2.1.1 偏振光的概念 |
| 2.1.2 偏振光的分类 |
| 2.2 偏振光的表示方法 |
| 2.2.1 三角函数表示法 |
| 2.2.2 琼斯矩阵 |
| 2.2.3 斯托克斯矢量 |
| 2.2.4 穆勒矩阵 |
| 2.3 物质的色散特性 |
| 2.3.1 复折射率 |
| 2.3.2 色散方程 |
| 2.3.2.1 非金属色散方程 |
| 2.3.2.2 金属色散方程 |
| 2.4 物质表面散射光的偏振特性 |
| 2.4.1 双向反射分布函数(BRDF) |
| 2.4.2 偏振双向反射分布函数(p BRDF) |
| 2.5 目标表面散射光偏振态的测量 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 基于多角度偏振光谱信息的金属目标参数反演方法研究 |
| 3.1 金属的多角度多光谱偏振特性分析 |
| 3.1.1 实验仪器及样品介绍 |
| 3.1.2 金属的多角度多光谱偏振特征 |
| 3.2 适用于金属目标表面参数反演的多角度多光谱偏振二向反射模型 |
| 3.3 金属目标参数反演算法 |
| 3.4 基于多角度多光谱偏振信息的金属表面参数反演方法验证 |
| 3.4.1 金属多角度多光谱偏振二向反射模型对噪声的鲁棒性分析 |
| 3.4.2 金属目标表面参数反演实验验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4 章 基于多角度偏振光谱信息的非金属目标参数反演方法研究 |
| 4.1 适用于非金属目标表面参数反演的多角度多光谱偏振二向反射模型 |
| 4.2 非金属目标参数反演算法 |
| 4.3 基于多角度多光谱偏振信息的非金属表面参数反演方法验证 |
| 4.3.1 非金属多角度多光谱偏振二向反射模型对噪声的鲁棒性分析 |
| 4.3.2 非金属目标表面参数反演实验验证 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5 章 用于地物目标参数反演的最优探测条件研究 |
| 5.1 适用于地物目标参数反演最优探测波段研究 |
| 5.1.1 全局敏感度Sobol算法 |
| 5.1.2 模型参数物理意义及取值范围 |
| 5.1.3 金属及非金属目标最优反演波段分析 |
| 5.2 适用于地物目标参数反演的最优光谱分辨率与探测角度个数研究 |
| 5.2.1 蒙特卡洛仿真实验条件及流程 |
| 5.2.2 适用于金属目标参数反演的最优探测条件分析 |
| 5.2.3 适用于非金属目标参数反演的最优探测条件分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6 章 总结与展望 |
| 6.1 论文工作总结 |
| 6.2 论文创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（9）基于量子弱测量原理的表面等离子体共振生化传感器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景与意义 |
| 1.2 表面等离子体共振传感技术 |
| 1.2.1 表面等离子体共振 |
| 1.2.2 表面等离子体共振传感检测方式 |
| 1.2.3 表面等离子体共振生化传感技术的应用 |
| 1.2.4 表面等离子体共振传感器的优势及发展趋势 |
| 1.3 量子弱测量技术的研究进展 |
| 1.3.1 量子弱测量技术的历史背景 |
| 1.3.2 量子弱测量技术的理论研究进展 |
| 1.3.3 量子弱测量技术在实际应用中的研究进展 |
| 1.4 本论文的研究内容 |
| 第2章 表面等离子体共振和量子弱测量技术的基本理论 |
| 2.1 表面等离子体共振传感的理论基础 |
| 2.1.1 Kretschmann型三层结构反射率计算 |
| 2.1.2 表面等离子体共振传感器的主要性能参数 |
| 2.2 量子弱测量技术相关理论基础 |
| 2.2.1 量子测量的标准模型 |
| 2.2.2 量子弱测量的理论模型 |
| 2.3 基于量子弱测量原理的表面等离子体共振传感理论 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于量子弱测量原理的表面等离子体共振传感器设计 |
| 3.0 基于量子弱测量原理的表面等离子体共振传感器设计原理 |
| 3.1 光学元件的选择 |
| 3.2 光路系统的设计 |
| 3.2.1 反射式共光路干涉系统 |
| 3.2.2 透射式共光路干涉系统 |
| 3.2.3 多参数测量共光路干涉系统 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 基于量子弱测量原理的表面等离子体共振生化传感器应用 |
| 4.1 基于反射式共光路干涉系统折射率的应用 |
| 4.1.1 离子化合物以及非手性分子折射率的测量 |
| 4.1.1.1 理论分析 |
| 4.1.1.2 实验装置 |
| 4.1.1.3 实验结果分析 |
| 4.1.2 手性分子折射率的测量 |
| 4.1.2.1 理论分析 |
| 4.1.2.2 实验装置 |
| 4.1.2.3 实验结果分析 |
| 4.2 基于透射式共光路干涉系统旋光性的应用 |
| 4.2.1 理论分析 |
| 4.2.2 实验装置 |
| 4.2.3 实验结果分析 |
| 4.3 基于多参数测量共光路干涉系统折射率和旋光性的应用 |
| 4.3.1 理论分析 |
| 4.3.2 实验装置 |
| 4.3.3 实验结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 本文工作总结 |
| 5.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
（10）非共光路外差激光干涉周期非线性误差抑制与测试方法（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究目的和意义 |
| 1.2 非共光路外差激光干涉周期非线性误差研究现状 |
| 1.2.1 周期非线性误差分析方法研究 |
| 1.2.2 周期非线性误差抑制方法研究 |
| 1.2.3 周期非线性误差测试方法现状 |
| 1.3 本研究领域存在的重要科学问题和关键技术问题 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第2章 非共光路外差激光干涉周期非线性误差精准分析方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 非共光路外差激光干涉测量方法 |
| 2.3 非共光路外差激光干涉周期非线性误差精准分析方法 |
| 2.3.1 多虚反射光束混叠原理分析 |
| 2.3.2 多阶多普勒频移虚反射光束追迹分析模型 |
| 2.3.3 基于虚反射光束分类提取的周期非线性误差计算 |
| 2.4 非共光路外差激光干涉周期非线性误差精准分析方法仿真 |
| 2.4.1 不同目标镜对周期非线性误差的影响对比分析 |
| 2.4.2 不同结构的非共光路外差激光干涉仪周期非线性误差分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 非共光路外差激光干涉周期非线性误差抑制方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 虚反射光迹规划抑制周期非线性误差的可行性分析 |
| 3.3 基于虚反射光迹精准规划的周期非线性误差抑制方法 |
| 3.3.1 周期非线性误差抑制问题特性分析与优化方法确定 |
| 3.3.2 虚反射光迹精准规划变量分析 |
| 3.3.3 虚反射光迹精准规划边界条件分析 |
| 3.3.4 虚反射光迹精准规划方法 |
| 3.4 基于虚反射光迹精准规划的周期非线性误差抑制方法仿真 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 非共光路外差激光干涉周期非线性误差测试方法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 单通道正交解调法测试周期非线性误差的原理及局限性分析 |
| 4.2.1 基于单通道正交解调法的周期非线性误差测试原理 |
| 4.2.2 基于单通道正交解调法的周期非线性误差测试局限性分析 |
| 4.3 基于双通道寄生分量合成的周期非线性误差测试原理 |
| 4.4 双通道寄生分量合成周期非线性误差测试系统关键模块分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 实验验证结果与分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 非共光路外差激光干涉周期非线性误差精准分析方法验证 |
| 5.3 非共光路外差激光干涉周期非线性误差测试方法验证 |
| 5.3.1 基于双通道寄生分量合成的周期非线性误差测试验证装置 |
| 5.3.2 基于双通道寄生分量合成的周期非线性误差测试系统性能测试 |
| 5.4 非共光路外差激光干涉周期非线性误差抑制方法验证 |
| 5.4.1 抗虚反射Joo-type角锥棱镜型干涉镜组光学热漂移误差测试 |
| 5.4.2 基于经典频谱分析法的周期非线性误差抑制前后对比测试 |
| 5.4.3 基于双通道寄生分量合成的周期非线性误差抑制前后对比测试 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
四、关于反射光偏振态的探讨（论文参考文献）
- [1]光滑物体表面反射光偏振特征分析及反射光分离技术[J]. 张焱,张景华,石志广,张宇,凌峰,刘荻,索玉昌,师晓冉. 国防科技大学学报, 2021(06)
- [2]多点式光纤激光超声换能与自适应FBG超声探测的研究[D]. 李苑. 哈尔滨工业大学, 2021(02)
- [3]光通信系统中亚波长光栅分束器及屋形谐振腔的研究[D]. 武刚. 北京邮电大学, 2021(01)
- [4]微纳结构非接触光学表征与片上光学效应研究[D]. 权志强. 桂林电子科技大学, 2021(02)
- [5]基于偏振信息的多孔径水下成像技术研究[D]. 赵鹏翔. 中北大学, 2021(09)
- [6]基于FPGA的光纤通信损耗测试系统设计[D]. 常柳. 中北大学, 2021(09)
- [7]超构表面的动态调控特性研究[D]. 赵建行. 长春理工大学, 2021(01)
- [8]基于多角度多光谱偏振遥感的地物目标识别研究[D]. 王鑫. 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), 2021(08)
- [9]基于量子弱测量原理的表面等离子体共振生化传感器研究[D]. 徐利平. 吉林大学, 2021(01)
- [10]非共光路外差激光干涉周期非线性误差抑制与测试方法[D]. 王越. 哈尔滨工业大学, 2021