光学系统的偏振分析

对于大多数光学系统,一般都假设透射波面具有均匀的振幅(或高斯型振幅)和恒定的偏振态。这是几何光学的不完善假设。文中讨论的方法,适合于分析这种假设不能成立的系统。文中所讨论的偏振分析法包括了偏振光线追迹和偏振像差论。文中还讨论了偏振现象的基本分类定义,并述评了琼斯(Jones)计算法,以此作为讨论的基础。     

平面光栅的偏振特性分析

平面光栅作为一种重要的光学元件，被广泛应用于声光学，全息光学及光谱学领域，在高辐射灵敏度的光学遥感系统中，系统对偏振灵敏度的要求也很高，这就需要对光栅衍射效率及偏振特性做详细的，文中利用严格耦合波分析法讨论了光栅的偏振特性，并给出了平面光栅的偏振矩阵。     

采用连续旋转检偏器的天空偏振光探测装置设计与实现

为了实现对运动目标与天空散射光的偏振分布模式进行快速、有效的探测,根据连续旋转检偏器光强度透射的数学模型,利用光电传感器的积分特性,设计并构建了采用连续旋转检偏器的偏振成像探测装置。测试结果表明,该装置对偏振光的角度的测量精度优于0.069°（3σ）,偏振度的测量精度优于0.12%（3σ）。一幅偏振图像的探测时间达到0.7s。在偏振度低于4%的情况下,仍可以探测到有规律的偏振分布模式,其抵抗恶劣天气的性能优于现有的偏振导航探测装置。     

一种新型的高精度偏振调制技术

文章提出一种新型的偏振调制技术--光谱调制,它能够获取目标的全部线偏振信息,其优势是体积小、质量轻、无运动部件、解调算法简单、解调精度高,特别适用于星载大气探测类载荷。该调制方法中入射的偏振光经过光谱调制偏振测量模块后,被调制为振幅随着线偏振度变化而相位随着线偏振角变化的正弦曲线,经算法解调,能够直接得到目标的线偏振度及线偏振角信息,而传统的偏振调制方法需要得到斯托克斯（Stokes）矢量的 I、Q、U、V 四个参量后经进一步计算才可以得到。文章对光谱调制偏振测量技术进行了理论与仿真分析,分析结果表明了该技术在理论上的可行性。     

空间光学遥感器系统偏振测试方法探讨

随着光学遥感器的不断发展,对光学遥感器的性能要求也不断提高。遥感器系统偏振特性也逐渐为人们所重视。特别是对辐射灵敏度要求较高的光学遥感器。文章首先分析了光学遥感器偏振特性的表述及与遥感器系统辐射灵敏度的关系。讨论了系统偏振影响的因素和系统偏振补偿设计的几种考虑。最后提出了遥感器系统偏振灵敏度测试方法和应用实例。     

星载“偏振交火”传感器设计及初步在轨应用

针对近地表细颗粒物含量的卫星遥感精度问题，系统提出了“偏振交火”的卫星遥感策略和模型，开发了高精度偏振扫描仪(POSP)和多角度偏振成像仪(DPC)双偏振载荷套件，装载在大气环境监测卫星上并成功发射。本文在介绍“偏振交火”原理的基础上，系统论述了载荷工程的实现方法和在轨应用方法，初步展示和评估了在轨应用效果。在轨初步应用结果显示:双偏振载荷间能够实现稳定交火工作，视场匹配精度优于0.077 POSP像元;基于L1级数据初步开展了双偏振载荷间的辐射和偏振交叉定标/验证，共有波段拟合优度(R²)分别达到0.999和0.993;基于“偏振交火”载荷观测数据融合反演的近地表PM2.5与地基网络监测结果的相关性为0.684，偏差落在期望误差(EE)范围内的比例为88.36%。初步在轨结果达到了预期应用目标，显示了“偏振交火”方案在气溶胶污染监测方面的应用潜力。     

平面光栅的偏振特性分析

平面光栅作为一种重要的光学元件,被广泛应用于声光学,全息光学及光谱学领域,在高辐射灵敏度的光学遥感系统中,系统对偏振灵敏度的要求也很高,这就需要对光栅的衍射效率及偏振特性做详细的研究,文中利用严格耦合波分析法讨论了光栅的偏振特性,并给出了平面光栅的偏振矩阵。     

大气环境监测卫星双偏振仪器校飞验证

同一卫星观测平台上的不同偏振遥感器,可通过数据融合获取更高质量的探测结果。基于该设想,搭建了由高精度偏振扫描仪(POSP)和同时偏振相机(SIPC)构成的同平台偏振仪器航空验证系统,并完成了飞行实验。文章系统阐述了其系统构成、数据预处理、视场匹配和交叉定标方法,评估并展示了部分航空验证结果。结果表明:POSP和SIPC视场匹配误差约为0.12个POSP像元;通过偏振交叉定标、均匀陆地地表这2个仪器辐亮度偏差为2.54%,偏振度偏差为0.013,验证了双偏振仪器探测数据的有效性和交叉定标的可行性。为星载偏振交火探测系统设计、数据预处理、偏振交叉定标方法和在轨应用评价等提供了依据和支持。     

星载光学遥感系统偏振耦合误差分析与修正方法研究

星载遥感器偏振灵敏度带来的偏振测量误差会影响获取数据的准确性,该误差作为系统误差将直接影响到数据应用.文章采用矢量辐射传输模型模拟遥感器(以中等分辨率成像光谱仪为例)入瞳处信号偏振与遥感器偏振耦合特性,分析了遥感器偏振灵敏度分别为2%、5%、7%时,遥感系统的测量误差分布情况,发现偏振耦合误差直接影响获取数据的真实性和...     

三通道偏振导航传感器正交误差影响分析

根据三通道偏振导航传感器模型的测量原理,对模型中影响测量精度的偏振正交误差进行了分析和研究,推导出了三通道间偏振光轴的正交误差、定位初始角与定位角测量误差间的关系模型,对构建偏振导航定位系统具有重要的实际指导意义.     

基于偏振信息融合的背景抑制方法评价

与红外强度图像相比,单一的偏振度或偏振角图像在提升图像信杂比方面并无明显优势。为综合利用偏振图像的多维信息进一步提升图像信杂比,在分析典型背景下目标偏振度与偏振角联合分布特性的基础上,以偏振度作为偏振角信息的权值参考,提出了一种基于偏振信息融合的红外图像背景抑制方法,并将其应用于复杂云层或海面背景下的红外目标检测,给出了相应的算法流程。实验结果表明:与红外强度图像相比,所提出的基于偏振信息融合的背景抑制方法能大幅提升图像信杂比。该方法简单有效,易于实现,可应用于基于红外偏振成像的目标探测或精确制导领域。     

有源电磁超构表面应用综述

电磁超构表面具有卓越的电磁波人工控制能力，可应用于透射、反射、衍射等多种情况，因此，超构表面在基础光学和电磁调控领域中的具有巨大的应用潜力及前景。将有源元件引入电磁超构表面是开发下一代平面光学组件和电磁器件的关键步骤。在过去的几年里，许多研究者尝试开发基于各种新型活性材料和可调谐机制的超构表面器件，使之具有动态调控功能的光学特性（如振幅、相位、偏振、空间、时间响应）及器件功能（如光束转向、动态聚焦、可调谐滤波器、动态全息图等）。这些有源超构表面在实际应用中显示出巨大的前景，但仍存在重大挑战。本文主要讨论了基于有源电磁超构表面的若干潜在应用、新兴技术和研究方向。     

基于偏振光的新型导航传感器研究

依据生物导航定位原理设计了偏振导航传感器,分析了传感器的工作原理,经实际测试验证了设计方案合理有效,传感器的稳定性较好,偏振方位角的平均测量误差为0.25°,为进一步开展导航技术研究奠定了基础.     

地球同步轨道星地量子信道特性研究

为了研究地球同步轨道量子密钥分发过程中星地量子信道特性，项目团队研制了搭载于实践二十卫星的极弱光偏振态分发设备，开展了地球同步轨道卫星与地面间光子偏振态的传输实验。实验时，星载偏振光分发设备根据遥控指令以50MHz频率驱动四个激光器出光，分发|0〉、|π/2〉、|π/4〉和|3π/4〉四种偏振态光子，经过长距离的空间传输后由地面站望远镜接收，最后由超导探测器探测。研究结果表明，地球同步轨道卫星到地面站的光学链路衰减约为100~110 dB，通道误码率约为2%~8%，满足量子密钥分发误码率的安全性要求。     

多目标探测与捕获：一种统一的方法

假设采用多目标跟踪器跟踪处于强杂波环境中的暗弱目标，在《杂波中暗弱目标的捕获》一文中，Oilver Drummond指出，对于这样的跟踪器，目标捕获（即，确定在含有持续的象素中是否存在目标）是两个截然不同的问题。具体地说，目标捕获要求有两个接收机工作特性（ROC）曲线，而目标只要求有一个。在以往有关这一主题的会议和其它会议上发表的论文以及《数据融合的数学方法》一书中，我们已经介绍了“有限集统计法”（FISST），它直接将常规的单传感器、单目标统计推广到多目标领域。在本文我们说明了怎样通过FISST使探测和捕获统一在一个相似的决策理论框架下。其基本构想是采用一个统一的具有杂波模型的Bayesian单目标跟踪器，而不是一个多目标跟踪器。与常规的探测问题相类似（即，在“只有噪声”和“目标＋噪声”的假设之间作出判断），捕获问题化为常规的判决问题（即，在“只有杂波”和“目标＋杂波”的假设之间作出判断）。此外， 我们还说明了对于这一类广义探测问题应怎样来确定“捕获ROC曲线”。     

航天遥感器偏振特性研究-理论分析与软件建立

在航天光学遥感的情况下,图像的辐射质量变得非常重要.遥感器的偏振对辐射测量精度有很大影响.因此,对遥感器偏振特性的分析,成为光学遥感器设计的一个重要组成部分.本文介绍一种光学遥感器偏振特性的分析方法和分析软件.     

大气环境监测卫星方案设计与技术特点

大气环境监测卫星(DQ-1)是国家民用空间基础设施中长期发展规划中的科研卫星，其运行于705 km高度的太阳同步轨道，装载大气探测激光雷达(ACDL)、高精度偏振扫描仪(POSP)、多角度偏振成像仪(DPC)、紫外高光谱大气成分探测仪(EMI)及宽幅成像光谱仪(WSI)等5台遥感仪器，通过主动激光与被动高光谱、多光谱、多角度、偏振等手段结合，实现对大气CO2、细颗粒物、污染气体、云和气溶胶等要素，以及对大气环境、水环境和生态环境等进行大范围、连续、动态、全天时的综合监测;卫星CO2柱浓度探测精度优于1 ppm，为国际最高。卫星入轨后各分系统工作正常，在轨测试结果均满足要求，能够进一步提升我国大气环境综合监测、全球气候变化和农作物估产、农业灾害等应对能力，推动生态环境、气象、农业农村等领域遥感应用。本文概述了DQ-1卫星的总体设计方案，总结了卫星的主要技术特点及创新点，介绍了卫星系统在轨测试情况，并对卫星的应用前景进行了展望。     

基于统计特征的稳健的飞机识别

给出了一种用于稳健的高距离分辨率（HRR）雷达飞机识别（ID）的基于统计特征（StaF)的分类器，HRR波形峰特征在飞行中选择，没有对特征的数目与位置作出先验假设。所抽取的特征取决于所观测的波形（使特征的数目、位置与幅度为随机变量）的信息内涵，这项研究的主要目的是通过保持对已知目标的高识别率同时又使未知目标错误最小来提高分类的稳健性。文中给出了识别结果，表明这种统计特征（StaF)分类器可以显著地降低与未知目标相关的误差，同时保持很高的正确分类概率。     

有源相控阵雷达天线的波束形成装置结构

在有源相控阵天线中，发射和接收分布在使用发射与接收（Ｔ／Ｒ）模块的天线孔径处。Ｔ／Ｒ模块的使用使天线的性能得到了明显改善，而且使阵列结构的选择更加灵活。本文综述了有源相控阵天线的各种波束形成装置结构。由于全面地讨论所有类型的相控阵天线对任何一篇论文来说都过于宽泛，因此本文仅限于讨论用于雷达的共同馈电有源相控阵天线，讨论了宽带、窄带阵列的波束形成装置结构，包括将振幅锥削用于Ｔ／Ｒ模块还是波束形成网络     

基于DPol-DPMZM的平坦光频梳产生方法[

文章提出了一种产生平坦光频梳（optical frequency comb，OFC）的方法，并用一个单集成双偏振双平行马赫曾德尔调制器(dual polarization dual parallel Mach Zehnder modulator，DPol DPMZM)进行了实验验证。通过调整调制器的6个直流偏置点和2个调制指数，理论上可以根据DP QPSK调制模型推导出的方程生成梳状数可调且强度完全相同的光频梳。实验结果表明，提出的OFC发生器可以产生7、9、11、13条直线，其平坦度分别为0.96 dB、1.13 dB、2.01 dB、1.17 dB。所生成的7、9、11、13行OFCs的杂散信号抑制比 (unwanted mode suppression ratio, UMSR)分别为10.33 dB、9.54 dB、6.79 dB和10.45 dB。此外，生成的OFC具有良好的频率可调性。实验生成了频率间隔为6.02 GHz、7.02 GHz、8.02 GHz、9.02 GHz的9线OFCs。