不同湿度环境下可见光波段激光偏振特性研究
发布时间：2021-07-05 20:53
雾霾天气严重干扰了可见光成像效果,利用可见光偏振特性可以有效提升探测效率。雾霾环境会受到气溶胶颗粒湿度的影响,湿度是雾霾环境重要物理参数。为了获得可见光在雾霾环境的偏振特性规律,分析了环境湿度对偏振特性的影响。在非偏振光气溶胶单粒子散射特性基础上,采用改进蒙特卡罗方法建立了偏振传输模型,对不同湿度水雾环境下可见波段偏振光传输特性进行研究,重点分析水雾环境湿度改变对不同可见光波段偏振光偏振特性的影响情况并建立了接近真实水雾环境,通过室内实验对偏振模型进行验证,对不同湿度环境下的450、532、671 nm线偏振光与圆偏振光的偏振度与偏振态改变进行了比较与分析,仿真模型置信度>60%。研究结果表明:偏振光的偏振度随水雾环境湿度是呈下降趋势。随着波长的增大,偏振度变化趋于平缓,出射偏振度随着波长的增加而变大,当激光波长为450、532、671 nm时,偏振度下降点的湿度值分别为50%、70%、90%;圆偏振光入射,圆偏振光的旋性对于偏振度没有影响,且高于线偏振度值。对于水雾这种容易受湿度影响较大的环境而言,在可见光波段,应该尽量选择较长波长的偏振光进行传输探测,因为湿度对较短波长的影响...
【文章来源】：红外与激光工程. 2020,49(09)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
参考平面的定义Fig.1Definitionofreferenceplane)
?x=2π/λm11m12m13m14以，出射偏振光的偏振度要大于波长较长的偏振光。当波长增加到671nm时，相比于其他两种波长变化趋于平缓，这是由于波长的增加，使得变小，即粒子尺度参数变小，使得Muller矩阵中、、、变小，这样会导致散射光强度的变小，偏振度改变不大，也就显示为震荡不明显。而且由于水雾环境的强吸湿性，使得粒子尺度明显增大，导致了粒子的散射作用增强，故而随着湿度的增加水雾环境粒子的偏振度不断下降。3偏振特性室内测试3.1室内实验系统室内测试搭建实验系统如图5所示，系统实物图如图6所示。发射端组成为激光器、衰减片、偏振片、波片、滤光片组成。激光器输出功率为50mW的固体激光器，根据实验波长来选择相应激光器，偏振片透过波段为400~700nm，各波长透过率可以达到80%以上。接收端分成两路一路由波片、偏振片、光功率计组成，一路由偏振态测量仪组成。图5系统组成图Fig.5Systemcompositiondiagram图6系统实物图Fig.6Realsystem接收端偏振角度为0°、60°、120°，采集的强度信息通过下式计算出相应的偏振信息，并与偏振态测量仪数据做比对。图2波长450nm偏振度与湿度关系图Fig.2Relationshipbetweenthepolarizationdegreeandhumidityof450nmpolarizedlight图3波长532nm偏振度与湿度关系图Fig.3Relationshipbetweenthepolarizationdegreeandhumidityof532nmpolarizedlight图4波长671nm偏振度与湿度关系图Fig.4Relationshipbetweenthepolarizationdegreeandhumidityof671nmpolarizedlight红外与激光工程第9期www.irla.cn第49卷20200057–5
12m13m14以，出射偏振光的偏振度要大于波长较长的偏振光。当波长增加到671nm时，相比于其他两种波长变化趋于平缓，这是由于波长的增加，使得变小，即粒子尺度参数变小，使得Muller矩阵中、、、变小，这样会导致散射光强度的变小，偏振度改变不大，也就显示为震荡不明显。而且由于水雾环境的强吸湿性，使得粒子尺度明显增大，导致了粒子的散射作用增强，故而随着湿度的增加水雾环境粒子的偏振度不断下降。3偏振特性室内测试3.1室内实验系统室内测试搭建实验系统如图5所示，系统实物图如图6所示。发射端组成为激光器、衰减片、偏振片、波片、滤光片组成。激光器输出功率为50mW的固体激光器，根据实验波长来选择相应激光器，偏振片透过波段为400~700nm，各波长透过率可以达到80%以上。接收端分成两路一路由波片、偏振片、光功率计组成，一路由偏振态测量仪组成。图5系统组成图Fig.5Systemcompositiondiagram图6系统实物图Fig.6Realsystem接收端偏振角度为0°、60°、120°，采集的强度信息通过下式计算出相应的偏振信息，并与偏振态测量仪数据做比对。图2波长450nm偏振度与湿度关系图Fig.2Relationshipbetweenthepolarizationdegreeandhumidityof450nmpolarizedlight图3波长532nm偏振度与湿度关系图Fig.3Relationshipbetweenthepolarizationdegreeandhumidityof532nmpolarizedlight图4波长671nm偏振度与湿度关系图Fig.4Relationshipbetweenthepolarizationdegreeandhumidityof671nmpolarizedlight红外与激光工程第9期www.irla.cn第49卷20200057–5
【参考文献】：
期刊论文
[1]仿生虾蛄眼偏振特性结构研究[J]. 付跃刚,朱启凡,张玉慧,杨博伟,刘智颖,胡源. 红外与激光工程. 2019(08)
[2]前向散射角度对偏振成像对比度影响的研究[J]. 战俊彤,付强,张肃,段锦,张雅琳,安岩,刘显著,姜会林. 光学学报. 2015(07)
[3]红外偏振图像的目标检测方法[J]. 杨蔚,顾国华,陈钱,曾海芳,徐富元,王长江. 红外与激光工程. 2014(08)
[4]湿度对气溶胶单粒子偏振特性的影响研究[J]. 蔡嘉,高隽,范之国,冯屾. 传感器与微系统. 2013(09)
[5]沙尘气溶胶粒子群的散射和偏振特性[J]. 郝增周,龚芳,潘德炉,黄海清. 光学学报. 2012(01)
[6]偏振激光在大气传输中的退偏研究[J]. 杨利红,柯熙政,马冬冬. 光电工程. 2008(11)
本文编号：3266805
【文章来源】：红外与激光工程. 2020,49(09)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
参考平面的定义Fig.1Definitionofreferenceplane)
?x=2π/λm11m12m13m14以，出射偏振光的偏振度要大于波长较长的偏振光。当波长增加到671nm时，相比于其他两种波长变化趋于平缓，这是由于波长的增加，使得变小，即粒子尺度参数变小，使得Muller矩阵中、、、变小，这样会导致散射光强度的变小，偏振度改变不大，也就显示为震荡不明显。而且由于水雾环境的强吸湿性，使得粒子尺度明显增大，导致了粒子的散射作用增强，故而随着湿度的增加水雾环境粒子的偏振度不断下降。3偏振特性室内测试3.1室内实验系统室内测试搭建实验系统如图5所示，系统实物图如图6所示。发射端组成为激光器、衰减片、偏振片、波片、滤光片组成。激光器输出功率为50mW的固体激光器，根据实验波长来选择相应激光器，偏振片透过波段为400~700nm，各波长透过率可以达到80%以上。接收端分成两路一路由波片、偏振片、光功率计组成，一路由偏振态测量仪组成。图5系统组成图Fig.5Systemcompositiondiagram图6系统实物图Fig.6Realsystem接收端偏振角度为0°、60°、120°，采集的强度信息通过下式计算出相应的偏振信息，并与偏振态测量仪数据做比对。图2波长450nm偏振度与湿度关系图Fig.2Relationshipbetweenthepolarizationdegreeandhumidityof450nmpolarizedlight图3波长532nm偏振度与湿度关系图Fig.3Relationshipbetweenthepolarizationdegreeandhumidityof532nmpolarizedlight图4波长671nm偏振度与湿度关系图Fig.4Relationshipbetweenthepolarizationdegreeandhumidityof671nmpolarizedlight红外与激光工程第9期www.irla.cn第49卷20200057–5
12m13m14以，出射偏振光的偏振度要大于波长较长的偏振光。当波长增加到671nm时，相比于其他两种波长变化趋于平缓，这是由于波长的增加，使得变小，即粒子尺度参数变小，使得Muller矩阵中、、、变小，这样会导致散射光强度的变小，偏振度改变不大，也就显示为震荡不明显。而且由于水雾环境的强吸湿性，使得粒子尺度明显增大，导致了粒子的散射作用增强，故而随着湿度的增加水雾环境粒子的偏振度不断下降。3偏振特性室内测试3.1室内实验系统室内测试搭建实验系统如图5所示，系统实物图如图6所示。发射端组成为激光器、衰减片、偏振片、波片、滤光片组成。激光器输出功率为50mW的固体激光器，根据实验波长来选择相应激光器，偏振片透过波段为400~700nm，各波长透过率可以达到80%以上。接收端分成两路一路由波片、偏振片、光功率计组成，一路由偏振态测量仪组成。图5系统组成图Fig.5Systemcompositiondiagram图6系统实物图Fig.6Realsystem接收端偏振角度为0°、60°、120°，采集的强度信息通过下式计算出相应的偏振信息，并与偏振态测量仪数据做比对。图2波长450nm偏振度与湿度关系图Fig.2Relationshipbetweenthepolarizationdegreeandhumidityof450nmpolarizedlight图3波长532nm偏振度与湿度关系图Fig.3Relationshipbetweenthepolarizationdegreeandhumidityof532nmpolarizedlight图4波长671nm偏振度与湿度关系图Fig.4Relationshipbetweenthepolarizationdegreeandhumidityof671nmpolarizedlight红外与激光工程第9期www.irla.cn第49卷20200057–5
【参考文献】：
期刊论文
[1]仿生虾蛄眼偏振特性结构研究[J]. 付跃刚,朱启凡,张玉慧,杨博伟,刘智颖,胡源. 红外与激光工程. 2019(08)
[2]前向散射角度对偏振成像对比度影响的研究[J]. 战俊彤,付强,张肃,段锦,张雅琳,安岩,刘显著,姜会林. 光学学报. 2015(07)
[3]红外偏振图像的目标检测方法[J]. 杨蔚,顾国华,陈钱,曾海芳,徐富元,王长江. 红外与激光工程. 2014(08)
[4]湿度对气溶胶单粒子偏振特性的影响研究[J]. 蔡嘉,高隽,范之国,冯屾. 传感器与微系统. 2013(09)
[5]沙尘气溶胶粒子群的散射和偏振特性[J]. 郝增周,龚芳,潘德炉,黄海清. 光学学报. 2012(01)
[6]偏振激光在大气传输中的退偏研究[J]. 杨利红,柯熙政,马冬冬. 光电工程. 2008(11)
本文编号：3266805
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