偏振光的动态接收与识别系统设计(2)
结束语 28
致谢 30
参考文献 31
1. 绪论
1.1 引言
随着科技的发展，激光制导技术和激光制导武器由于其良好的抗干扰能力、极高的制导精度、简单的结构和低成本等优势[1]，成为当今世界各国争相研究的对象。而精确追踪目标的激光架束制导技术也越来越受到国际的重视。
在激光驾束制导的过程中，首先，线偏振光通过光学编码器后可产生一个特殊的光场。该光场呈椎体状，光场中的偏振光偏振度呈梯度状分布。导弹进入该椎状光场中飞行时，其尾部的光学接受系统接收到光场中光的偏振信号，送至解码装置，根据接收光的偏振态信号确定导弹处于光场中的位置，而后通过控制装置修正导弹的方位，使其处于光场的中心线，从而使得导弹能始终追随目标物体，实现精确制导的目的。
众所周知，光的偏振特性成像比起光的纯强度成像，拥有更多有效信息。对照物体的偏振状态可以得到很多丰富可靠的信息，从而能更精确的了解物体的光学特性。而且，利用偏振光和物质的相互作用引起的各种效应，如法拉第效应、克尔效应及电光效应等，可对许多参量进行测量 ，也可用于对介质本身某些特性进行研究[2]。偏振光技术在传感器、激光陀螺仪和激光调制等许多领域有着广泛的应用，从而偏振光强检测技术成为人们备受关注的问题[3]。
偏振态常用的表示方法有四种: 三角函数法, 琼斯矢量法, 斯托克斯矢量法和邦加球法[4]。这三种表示方式可以互相转化。琼斯矢量法和斯托克斯矢量法一般采用矩阵表示，计算非常方便，但斯托克斯矢量法相对琼斯矩阵法更为复杂，所需要的分光次数更多，误差较大，因此本课题选择了测量偏振光的琼斯矩阵参量展开。
最开始可测量的偏振光的方法由于各种局限性，只能测量静态稳定的偏振光场。然而，在实际情况中，光信号并不是静态不变的，即光场是时变的。光信号的偏振态也一直处于一个变动状态，而且在激光制导这类特殊情况下接收仪处于旋转或运动状态，因此传统的方法有很大的局限，已经不适应动态检测。因此，偏振光的动态接收和识别便成为了人们备为关注的问题。如何在外界干扰以及实验仪器带来的误差的情况下（如背景光、手动调节检偏器产生的误差、物体的运动产生的误差）正确无误的接受偏振光信号并识别，是国内外一直在研究的课题。测量偏振光的偏振态的具体应用方向为，可在偏振态不同但规律分布的光场中，测量位于光场的目标反射回的偏振光的偏振态，获取目标在光场中的坐标，从而确定该物体的精确位置。
1.2 选题背景
激光架束制导系统的基本功能是：瞄准并跟踪目标，给出目标物体在测量光场中的坐标信息和运动状态参数。实现该功能的原理为向目标发射经过编码的包含空间位置信息的激光信号，控制导弹沿着波束中心飞行，直至导弹与目标遭遇[5]。
向目标发射的包含空间位置信息的激光信号即为本课题需要测量的偏振光场信号。该光场为通过空间编码技术产生的偏振态规律变化的偏振光光场。令水平方向和垂直方向光场交替变化，测得结果后，可确定导弹飞行过程中的某一时刻在远场空间偏离激光束中心轴的水平和垂直方向上的确切位置。整合两个偏振态信息，即可获得空间的二文坐标，从而确定导弹的位置，纠正导弹的飞行轨迹，实现精确制导[6]。
1.3 本文研究内容
测量偏振光的偏振态的具体应用方向为，可在偏振态不同但规律分布的光场中，测量位于光场的目标反射回的偏振光的偏振态，获取目标在光场中的坐标，从而确定该物体的精确位置。因此，本研究的主要应用方向以及研究方法为，使用改进后的分振幅法，测量椭圆偏振光的琼斯矩阵参量，并根据椭圆的琼斯矩阵参量推测出目标在光场中的坐标。