1 长春理工大学空间光电技术研究所，吉林 长春 130022
2 西安交通大学电信学院，陕西 西安 710049
3 北京理工大学光电学院，北京 100081
开展了多谱段信息融合的偏振成像探测方法和技术研究，提出了多谱段偏振成像仪器总体方案；深入分析了目标起偏和传输特性建模与测试、高消光比金属微纳格栅偏振元件的优化、多谱段偏振成像探测系统光学设计、多谱段偏振信息处理等关键技术方案。提出一种新颖的深度网络，通过自学习策略来解决偏振图像融合问题，为研制多谱段偏振成像探测实验样机提供技术支撑，以满足偏振光学成像中目视辅助和引导的实际应用需求。
成像系统 多谱段偏振 目视辅助 偏振特性 微纳格栅 光学学报
2023, 43(15): 1511004
1 航空工业西安飞行自动控制研究所，陕西 西安 710065
2 西安交通大学 电子科学与工程学院，陕西 西安 710049
波导偏振器是片上集成相干光学系统中的关键器件之一，超高消光比、低损耗、紧凑型波导偏振器的设计一直是研究的热点。基于绝缘体上硅平台的倾斜Bragg光栅被用于实现超高消光比波导偏振器结构。利用一维光子晶体能带理论分别计算TE和TM模式光的能带结构分布，选择TE模式禁带与TM导带重叠带隙设计光栅，可实现TM模式低损传输，而TE模式被Bragg光栅高效反射，从而产生超高偏振消光比。3D FDTD仿真表明：16 μm倾斜Bragg光栅波导偏振器可在中心波长1550 nm附近70 nm的带宽内，实现大于37 dB的超高消光比，器件的损耗小于0.64 dB；进一步增加光栅周期数，当长度为25 μm时，消光比可提高至46 dB。Bragg光栅倾斜角与刻蚀宽度偏差仿真表明：设计的结构加工误差容限较大，同时该结构仅需一次曝光刻蚀，工艺流程简单。
偏振器 Bragg光栅 一维光子晶体 SOI波导 polarizer Bragg grating one-dimensional photonic crystal SOI waveguide 红外与激光工程
2022, 51(8): 20210713
赵元辰 1,2,3朱京平 1,2,3郭奉奇 1,2,3李浩翔 1,2,3侯洵 1,2,3
1 西安交通大学电子与信息学部电子科学与工程学院，西安
2 电子物理与器件教育部重点实验室，西安
3 陕西省信息光子技术重点实验室，西安
针对空间目标偏振探测识别的需求，研究了三类（保温膜、太阳能帆板、卫星涂层）六种（金色保温膜、银色保温膜、单晶硅、砷化镓、卫星涂层SR107和S781）典型空间目标材质偏振光谱反射特性。基于研制的材质偏振光谱测量装置测试结果进行分析，揭示了空间目标材质的偏振光谱特性空间分布规律。结果表明，光谱特性不随接收角变化，峰值特征波长不随检偏器角度变化；材质光谱半峰宽、特征波长以及保偏和消偏特性不随入射角变化，但不同入射角处光谱特征峰的峰值不同。文中研究对空间目标偏振探测具有重要的指导意义。
偏振光谱特性 空间材料 双向反射分布函数 polarization spectral reflection characteristics space material bidirectional reflection distribution function 朱京平 1,2,3邓金鑫 1,2,3李浩翔 1,2,3郭奉奇 1,2,3侯洵 1,2,3
1 西安交通大学 电子与信息学部电子科学与工程学院，西安
2 电子物理与器件教育部重点实验室，西安
3 陕西省信息光子技术重点实验室，西安
在浑浊介质中进行光学成像时，由于受介质吸收与散射影响，目标信号被淹没在背景噪声中，导致图像的清晰度严重下降。利用光的偏振信息可显著提升浑浊介质中目标的探测能力，其中偏振差分作为代表性偏振成像技术，充分挖掘介质光与场景光的偏振特性差异对背向散射噪声实现偏振共模抑制。由于其系统结构简单、可移植性好、适用领域广泛、凸显边缘等优势备受关注。该技术不仅可以作为物理光学成像方法对水下浑浊环境、生物组织、大气雾霾散射环境中目标进行高对比度成像，还可作为光学传感器件抑制杂散光的有效手段，从提出至今已积累了大量优秀的研究成果，从偏振差分成像技术的基本原理出发，根据成像应用场景的不同从两方面介绍了该技术一系列最新的研究进展，并对偏振差分成像未来可能的发展方向进行了展望，期望为该领域的后续研究提供指引。
偏振差分成像 浑浊介质 偏振共模抑制 成像对比度 polarization differential imaging turbid media polarization common-mode suppression imaging contrast
1 长春理工大学吉林省空间光电技术重点实验室, 吉林 长春 130022
2 自然资源部第一海洋研究所, 山东 青岛 266061
3 西安交通大学电子科学与工程学院, 陕西 西安 710049
4 湖南大学电气与信息工程学院, 湖南 长沙 410082
5 中国人民解放军63921部队, 北京 100000
针对溢油、赤潮等典型海洋生态环境污染和灾害,传统监测手段在海雾、耀斑、复杂光照等复杂海况干扰下存在“看不远”“辨不出”“认不清”三大难题。通过对比多种光学监测手段的优缺点,提出“光谱+偏振+红外探测”的多维度光学监测方法,梳理了典型海洋目标多维特性生成、传输、获取、处理与识别反演方法的现状与不足,提出了海洋目标多维度光学信息获取机制、复杂海况下多维度光学特性生成机理和传输演化机理、海洋目标多维度高分辨信息解混、重构与增强方法,以及目标识别反演方法等5个重点发展方向,指明了技术路线和解决途径,设计了多维度光学监测系统总体方案。最后,在室外开展了5种溢油种类、2种赤潮优势种的定性和定量化可控试验,利用偏振探测实现了油种的分类和赤潮优势种的区分,这为机载多维度高分辨海洋光学监测系统的深入研究与应用奠定了基础。
1 长春理工大学 空间光电技术研究所, 吉林 长春 130022
2 西安交通大学 电子与信息工程学院, 陕西 西安 710049
考虑偏振成像探测技术在目标探测中具有独特优势, 本文介绍了偏振成像探测技术的概念, 概括了国外偏振成像探测技术的研究历程和发展现状。基于上述描述, 针对偏振成像探测的关键技术进行了深入的讨论, 包括目标偏振特性、信道环境下的偏振传输特性和偏振成像目标全偏振图像的获取等。最后总结了该研究领域存在的主要问题, 归纳了偏振成像探测技术的发展趋势。
偏振成像 目标探测 通道调制成像 分焦平面成像 polarization imaging target detection channel modulation imaging separated focal plane imaging
1 西安交通大学 a.电气工程学院
2 西安交通大学 b.生命科学与技术学院
3 西安交通大学 c.电子与信息工程学院, 陕西 西安710049
Monte Carlo (MC)模拟被广泛应用于光子在生物组织中的传输研究。通常模拟时将生物组织近似为均匀的平板分层介质,当层状生物组织中含有异常物质(如肿瘤细胞等)或正常生物组织为非平板的复杂结构时, 其模拟中的组织模型将会有相应的改变。通过探讨这几类生物组织的MC模拟模型, 总结并分析模型建立的关键问题, 对基于MC模拟的各种生物组织光学检测研究提供了指导。
Monte Carlo模拟 组织模型 组织光学特性 Monte Carlo (MC) simulation tissue models tissue optical properties
西安交通大学 电子与信息工程学院 陕西省信息光子技术重点实验室,西安 710049
通过数值方法对线偏光在Littrow装置中的理想导体闪耀光栅的偏振特性进行研究.用时域有限差分程序计算出任意偏振方向线偏光经过闪耀光栅衍射后的电磁场分布,提取衍射波的S偏振和P偏振分量,讨论了与光栅闪耀角和入射光波偏振角的关系.分析了在1 530~1 570 nm光谱范围内,入射光波为线偏振波和园偏振波时,衍射光波的偏振色散特性与光栅闪耀角的关系,并给出了存在偏振色散的光栅闪耀角范围.这些分析和结果对工程设计具有一定的指导意义.
衍射 偏振特性 闪耀反射光栅 时域有限差分法 Diffraction Polarization characteristics Blazed reflection grating Finite difference time domain method
1 西安交通大学电子物理与器件教育部重点实验室, 陕西 西安710049
2 西安交通大学口腔医院, 陕西 西安710004
文章根据医院临床需要, 利用PE公司的Spectrum GX傅里叶变换红外光谱仪研究了多组恶性多形性腺瘤及其周围正常组织结构的FTIR光谱。 结果发现： 恶性多形性腺瘤与其周围正常组织的红外傅里叶光谱在若干波段处有所不同： 相对于正常组织, 癌变后核酸分子中的磷酸二脂基团的对称伸缩振动谱带、 蛋白质的酰胺Ⅰ带的红外光谱都向高波数移动且吸收都得到增强, 说明癌变多形性腺瘤的核酸和蛋白质的氢键化程度普遍增高, 吸收普遍增强； 而膜脂分子中亚甲基的无序性增加, 吸收随之增强。 就此可将多形性腺瘤癌区通过红外光谱从正常组织中区分出来。
多形性腺瘤 肿瘤早期诊断 FTIR FTIR Pleomorphic adenoma Tumor diagnoses 光谱学与光谱分析
2009, 29(11): 2947
西安交通大学电子物理与器件教育部重点实验室, 陕西 西安710049
根据光波导短程透镜母线曲率半径与光传输损耗的关系, 利用数值计算的方法, 通过计算不同母线参数条件下, 四种解析解设计的短程透镜母线曲率半径, 研究比较了短程透镜卷边对其损耗的影响, 得出了短程透镜损耗与其有效区半径关系的曲线图, 发现透镜凹面半径一定时, 有效区半径越小, 即卷边越大时, 光传输损耗越小; 短程透镜的解析改进解和最优解设计的透镜卷边存在曲率奇点。并由此得出了四种解析解设计的短程透镜有效区半径选取原则及其满足低损耗条件的取值范围。
导波光学 短程透镜 数值计算 曲率半径
