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《哈尔滨工业大学》 2007年
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基于振幅分割的光偏振测量技术的研究

杜西亮  
【摘要】: 偏振是光波的一个重要性质,在材料科学、光学、光工程学、通讯学和天文学等领域中,光偏振的测量具有十分重要的意义。分振幅偏振光计是一种能够快速测量光偏振的传感器。它利用分振幅方法将入射光分为若干个分立小光源,通过多信号通道同时探测,同时近似实时地测量出描述待测光偏振的全部斯托克斯参数。它具有测量速度快、结构紧凑、安装简单和操作方便等优点,可用于在线实时研究材料的物理化学性质。在过去的二十多年里,国外研究人员在该领域内,在理论和应用方面做了大量工作,取得很大进展,提出了十多种利用分振幅方法的偏振光计,并且已将部分装置应用于实际领域。目前,国内对它的研究甚少。因此,本文对分振幅光偏振测量技术进行了深入研究。主要工作如下: (1)基于分振幅偏振光计的工作原理,研制了一种新颖的高速光偏振测量装置。设计了一种既能产生反射光衍射又能产生透射光衍射的特殊金属光栅,将它作为主要分光器件,设计了偏振光探测器的光学系统;基于USB2.0接口技术,设计了具有光电转换、信号调理、高速数据采集和数据传输等功能的电路系统;设计开发了软件系统。最后,研制出集光、机、电等技术一体的能够高速测量光偏振的装置原型。 (2)对研制的光偏振测量装置原型进行了数据评估。采用Equator-Poles定标法,获得了装置的非奇异的仪器矩阵。为了检验定标后装置的工作性能,利用偏振态发生器产生一系列的偏振态,对装置进行了测试。测试结果表明:在工作波长632.8nm时,斯托克斯参数的测量值与理论值的平均偏差小于2%。详细地分析了产生测量偏差的主要原因。 (3)仪器矩阵的好坏决定着分振幅偏振光计的测量精度。为了提高分振幅偏振光计的测量精度,将遗传算法应用到分振幅偏振光计,提出一种基于遗传算法的分振幅偏振光计的仪器矩阵优化求解方法。测试结果表明,使用该方法能够获得性能较优的仪器矩阵。 (4)为了提高分振幅偏振光计的工作性能,提出了一种基于人工神经网络的分振幅偏振光计的数据处理方法。将分振幅偏振光计电路系统输出的电信号作为神经网络的输入,入射光的斯托克斯参数作为神经网络的输出,建立前向多层神经网络模型。经过网络训练,使该网络确立了电信号与入射光斯托克斯参数之间的映射关系。由测量得到的电信号,利用训练后的神经网络可以计算出待测入射光的斯托克斯参数。测试结果表明,对同组数据进行处理,在测量精度方面,该方法略优于矩阵运算法。 (5)分振幅偏振光计可用作实时偏振测量术、椭偏测量术和米勒矩阵椭偏测量术中的偏振态探测器。对分振幅偏振光计的应用进行了探索性研究,设计和测试了它在糖溶液糖度测量方面的应用。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:O436.3

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前7条
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中国硕士学位论文全文数据库 前9条
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【二级引证文献】
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【相似文献】
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3 娄延辉;王桂萱;张国强;马震岳;;基于遗传算法结合神经网络的围岩初始地应力反演[A];隧道、地下工程及岩石破碎学术研讨会论文集[C];2007年
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4 本报记者 靖九江 采写;人工神经网络在临床上的应用[N];中国医药报;2005年
5 苑希民(中国水利水电科学研究院决策支持技术研究室 主任) 李彦彬 徐建新(华北水利水电学院) 李鸿雁(北京理工大学管理与经济学院) 苑韶峰 吕军(浙江大学环境与资源学院);人工神经网络 灵感源于大脑[N];中国水利报;2005年
6 记者 周前进;人工神经网络可筛查糖尿病[N];健康报;2000年
7 徐会川;延伸人类智力——人工神经网络[N];电脑报;2003年
8 葛一鸣 路边文;人工神经网络将大显身手[N];中国纺织报;2003年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杜西亮;基于振幅分割的光偏振测量技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
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5 王海瑞;密闭式城市生活垃圾直接气化熔融焚烧过程控制策略研究[D];昆明理工大学;2007年
6 赵胜利;基于计算智能方法的岩土工程与工程网络计划的应用研究[D];天津大学;2004年
7 张旭;具有拓扑结构布局优化的理论及算法[D];大连理工大学;2004年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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6 汪磊;基于遗传神经网络的入侵检测模型研究[D];哈尔滨理工大学;2005年
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10 张振顶;基于计算机辅助试验的分解炉优化设计研究[D];华中科技大学;2005年
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