一、偏振器件的四元数表示（论文文献综述）
殷永哲[1]（2019）在《铌酸锂晶体残余双折射特性的研究及应用》文中指出铌酸锂（Lithium Niobate,LN）是一种应用广泛的人工晶体,其原材料来源丰富、易生长为大尺寸晶块、易加工、价格低廉,生长出的晶体具有自身机械性能稳定、抗腐蚀、耐高温的优点,铌酸锂晶体还具有良好的热释电、电光、压电、声光、光折变、弹光等物理特性,并且不同掺杂的铌酸锂晶体还会呈现出一些特殊的性能,使其成为目前最富前景的晶体之一。在压电滤波器、高速电光开关、电光偏转器、全息存储、频率转换器、电压互感器等方面都得到了大量的应用。为深入探究LN晶体的电光效应,本文首先对它的残余双折射进行了研究。使用旋转晶体法,测量了x方向线偏振光通过LN晶体后,输出偏振态在邦加球上的运动轨迹。研究中发现,不考虑残余双折射的理论运动轨迹与测量轨迹相差甚远,这是由于晶体自身缺陷和不均匀性而导致的残余双折射引起的。因此本文采用四元数方法,推导出了不同LN晶体介电常数张量矩阵中除了主对角线的3个元素外,其余3个元累ε4、ε4、ε5、ε6与输出偏振态运动轨迹的关系。虽然不同个体间存在一定差异,但3个元素ε4、ε5、ε6量级均分别在10-3、10-4、10-6变化,与主轴折射率量级（约2点几）相差较大。尽管他们相对较小,但是对于偏振态的影响却不可忽略。这导致具有残余双折射的LN晶体,不仅存在线双折射,还存在圆双折射以及模耦合。并且发现,ε4的大小决定了运动轨迹相对于经线s2=0左右分布的比例,ε5决定运动轨迹整体的跨度,ε6决定左右分布的绝对大小。然后,进行了LN晶体双折射的温度实验,测量了近轴不同偏转角20°～100°间的温度特性。结果表明LN晶体残余双折射与温度的变化并无明显的对应关系。在此基础上,研究了考虑残余双折射的LN晶体的电光效应,并对于电压互感的应用提出了一些思路。利用寻常光o方向线偏振光,采用近轴斜入射,向偏振方向施加电压,在偏离曲线与赤道的交点-0.8°和+3.5°分别找到了一条垂直于赤道平面和基本平行于赤道平面的曲线。可测量0到5kv左右的电压,当然测量精度可以通过增加晶体长度和减小厚度来提高。本论文的研究结果为新型LN晶体的电压互感器设计提供了一种可行的方法。
吴重庆,黄泽铗[2]（2019）在《四元数偏振光学研究进展》文中研究指明全面地介绍了四元数方法在偏振光学中的理论研究进展,包括重新定义的斯托克斯四元数、琼斯四元数、琼斯-穆勒四元数（JMQ）,指出了琼斯-穆勒四元数各个分量的物理意义,给出了斯托克斯四元数与琼斯四元数的简单关系。对于各向异性材料,给出了一种直接从各向异性材料的介电张量求出琼斯-穆勒四元数JMQ的方法。证明了多重双折射效应导致的合成双折射满足重新定义的矢量叠加原理,以及使用叠加原理的条件。介绍了四元数偏振光学在保偏光纤应力传感器中的应用,利用四元数方法分析了它们的偏振问题,进行了实验,结果表明,利用四元数方法的理论分析结果与实验结果互相吻合得很好。
黄泽铗[3]（2018）在《保偏光纤传感器与光纤敏感环模耦合研究》文中提出光纤传感器已经走出了实验室,在国防、交通以及医疗等领域获得广泛应用。与普通单模光纤传感器相比,保偏光纤传感器不仅具有抵御外部环境干扰并保持偏振态稳定传输的优点,而且它多了双折射、偏振主轴以及模耦合等参数,可以用于更多参数的传感。但保偏光纤用于传感器时,必然引入新的双折射,因此作为保偏光纤传感器的基本传感机理,必须考虑保偏光纤固有双折射与被测传感量引起的诱导双折射之间的双重偏振效应问题。本文引入了四元数的概念并应用于偏振光学领域,以此为工具,彻底搞清楚双重偏振效应问题,为研究保偏光纤传感器提供了基础,具有重要的理论意义。保偏光纤传感器的另一个重要问题是保偏光纤性能下降导致传感器的性能下降,其最主要的因素是偏振模耦合或偏振串音。因此,深入研究多种因素导致的偏振模耦合对保偏光纤中偏振态传输的影响机理,实现对保偏光纤的偏振模耦合系数的分布式、高精度和高空间分辨率测量,具有十分重要的学术价值和实用意义。保偏光纤传感器可分为点式、准分布式和分布式三类,保偏光纤分布式传感器同时具有分布式传感与保偏光纤传感的双重优点,测量参数会更多,而测量结果将更稳定。保偏光纤分布式传感器的主要技术方案是基于偏振的OTDR技术,对于传统的P-OTDR技术,其偏振态的检测与光源脉冲宽度密切相关,要求脉冲宽度所对应的长度必须小于光纤拍长的1/4。由于保偏光纤的拍长很短（mm量级）,按照传统技术,要实现保偏光纤分布式传感的脉冲宽度应该在亚皮秒甚至飞秒量级,非常难以实现。因此,作为实际的传感器,必需突破这个约束条件。本论文提出了一种对准偏振主轴的保偏光纤分布式传感器,实现了保偏光纤传感器的分布式测量。在P-OTDR系统中,瑞利背向散射光的EDFA低噪声放大是一个关键问题,因此寻求微弱信号光的低噪声放大,对提高P-OTDR系统的测量距离和测量精度,具有非常重要的意义。本文针对以上问题开展了大量研究工作,在研究过程中取得的创新性成果如下:1.采用四元数的方法,以应力型保偏光纤为例对保偏光纤中多重偏振效应的共同作用问题进行了理论分析和推导,最后提出了“保偏光纤中由多重偏振效应引起的双折射合成满足矢量叠加原理”。2.提出了一种保偏光纤应力传感器结构。针对保偏光纤,基于弹光效应,运用等效阶跃光纤法,推导出应力大小与光纤介电常数的关系;忽略光纤的损耗,利用四元数的方法研究了 4个因素（即固有双折射、入射光的偏振态、外部应力的方向和大小）对保偏光纤传输光偏振态的影响,最终得到了应力主轴方向与外部应力方向之间的线性关系。该传感器结构经过了不同种类光纤的实验验证,得到了最大角度测量误差为2.24%的结果;填补了基于光纤实现应力方向测量的空白。另外,对不同涂覆层光纤的形变恢复特性做了实验研究,发现镀金属层光纤比一般涂覆层光纤更适用于应力快速变化的场景。3.提出了一种保偏光纤扭转传感器结构。利用四元数的方法研究了光纤扭转与偏振态演化的关系,发现其扭转主轴与光纤固有的双折射和扭转长度等因素无关,只取决于扭转的方向。实验测量了不同类型光纤的扭转系数。该传感器结构简单、成本较低,且能实现高精度的测量。4.提出了一种基于保偏光纤的分布式传感器结构。基于经典的功率模耦合理论,证明了通过瑞利背向散射光的偏振态求解其偏振消光比,然后通过偏振消光比再进一步求解得出偏振模耦合系数。在实验上实现了保偏光纤多个外应力点的分布式测量,验证了该方案的可行性和可重复性,且分布式测量的空间分辨率达到了 1米,定位精度为0.5米。与传统的非完整P-OTDR相比,本文的完整P-OTDR具有更高的测量精度和空间分辨率。5.提出了一种测量光纤敏感环模耦合的方法。利用三点四元数方法,理论上证明了通过光纤上邻近3点的3个Stokes矢量可以计算得到这段光纤之间的偏振模耦合系数。通过比较光纤环正反向和快慢轴的测量结果,以及不同长度的光纤环测试,实验上验证了该方案的可行性和可重复性,其测量空间分辨率最高达到1米。验证了该系统实现保偏光纤主轴失配连接的分布式测量和定位的可行性。该研究成果对精确测量光纤敏感环的偏振模耦合和定位耦合点提供了一种新型方案,对提高光纤陀螺的性能具有重要的参考意义。
杨中光[4]（2018）在《基于自然偏振特性的卫星自主导航技术研究》文中研究指明随着现有导航手段的逐渐成熟,导航技术的应用领域愈来愈广泛,进而对新的导航信息来源提出了进一步的要求,于是偏振光导航作为一种新型的仿生导航手段应运而生。现代自主导航方法主要分为天文导航、卫星导航、惯性导航、无线电导航及其组合导航等。然而,无论是无线电导航、惯性导航,还是组合导航等,它们都离不开已有的导航手段与方法,测量手段本质上并没有发生多大变化,而且这些导航方法都有各自无法避免的缺点。利用偏振光进行导航定位是一种比较新颖的导航技术,该方法具有误差不随时间累积的优点,同时还具备体积小、功耗低、易于小型化的优势,但是在大气层内该方法受对流层天气影响比较严重。于是本文提出将偏振光导航应用到在云层之上的飞行器上,并进一步应用于卫星的姿态测量和轨道确定,此时利用偏振光导航将不再受对流层内天气的影响,可以获得更高的导航精度。但是将偏振光导航应用于卫星的自主导航仍然处于探索阶段。因此,研究基于自然偏振特性的卫星自主导航技术是十分必要的,不管是对丰富当前的导航手段,还是为各种组合导航提供新的信源支持都具有十分重要的意义。针对基于自然偏振特性的卫星自主导航技术,本文具体工作如下:第一,从天空偏振模式理论、生物偏振光感知机理、大气偏振模式的探测以及偏振光导航方法等四个方面综述了偏振光导航发展的历史与国内外现状,介绍了偏振光的三种描述方法,并较为详细地讲述了大气散射的两种过程,瑞利散射和米散射。第二,针对大气偏振模式建模及其测量方法进行了研究。基于单次瑞利散射模型,分析了大气偏振模式的形成机理,论证了天空中具有相对稳定的偏振模式,并分别对大气层内、外偏振模式进行了研究,比较了大气层内、外偏振模式的异同,分析了大气层外偏振模式的可观区域,讨论了影响大气偏振模式的主要因素。在大气偏振模式测量方面,研究了偏振测角敏感器与偏振相机的设计方案及其测量大气偏振模式的原理,并对偏振测角敏感器与偏振相机中偏振片的最佳分布角度分别进行了论证。第三,针对偏振测角敏感器的误差分析与补偿方法以及太阳矢量信息等导航信息的提取方法进行了研究。在误差分析与补偿方面,分析了导致偏振测角误差的主要因素,建立了偏振敏感器的测角误差模型,并分别对各种误差因素所引起的测角误差进行了理论分析与仿真验证,提出了基于最小二乘的测角误差补偿方法。在导航信息提取方面,提出基于偏振测角敏感器的三种太阳矢量信息获取方法,以及从偏振相机拍摄的大气层外偏振度图案中同时提取太阳矢量和地心矢量的方法,并进行了仿真验证。第四,研究了基于偏振及地磁场测量的卫星姿态确定方法。建立了卫星的姿态运动学模型和动力学模型,简要介绍了卫星在轨所受各种环境干扰力矩,给出了偏振测角敏感器、偏振相机和磁强计的测量模型,分析了双矢量定姿、多矢量定姿和状态估计法等三种进行卫星姿态确定方法,提出了基于偏振测角敏感器及磁强计的卫星姿态确定方法和基于偏振相机及磁强计的卫星姿态确定方法,并进行了仿真验证。仿真结果表明,偏振测量能够有效辅助卫星进行姿态确定。第五,研究了基于偏振传感器的卫星自主导航技术。以卫星为研究对象,建立了相应的轨道动力学模型,对卫星在轨所受各项摄动力进行了分析,给出了卫星的自主导航系统状态方程,提出了基于偏振测角敏感器及红外地平仪的卫星自主导航方法以及基于偏振相机的卫星自主导航方法,分别建立了相应的观测模型,并结合扩展卡尔曼滤波算法,对这两种导航方法进行仿真验证。仿真结果表明,基于偏振测量的卫星自主导航方法是可行的。总之,本文在基于偏振测量的卫星自主导航技术方面做了大量研究,但是仍存在许多的不足。最后,作者对论文整体工作进行了概括与总结,并对下一步需要开展的工作和亟待研究的问题进行了展望。
丁禹阳[5]（2018）在《量子密钥分配实用化研究》文中研究表明数千年来,国家以及军队元首依靠着高效的信息传递统治他们的国家和军队,同时为了防止相关通信内容落入敌手,多种保密手段应运而生。而随着信息时代的到来,保密通信的应用也逐渐涉及到我们生活的方方面面,变得尤为重要。现今的通用密码体系大致分为两种:对称密码体系以及非对称密码体系。对于前者来说,如何在通信双方分享相同的密钥而不被第三方知晓是其中的重点,也就是密钥安全即通信安全。而对于后者来说,其安全性在于其数学模型的计算复杂度,通过证明一个数学问题的逆向计算足够复杂,以至于其计算消耗时间远大于加密信息使用寿命,从而保证通信安全。但随着量子计算时代的到来,计算水平大幅提高,其安全性面临着前所未有的挑战。量子密码技术是量子力学和密码学结合的交叉技术,其安全性由量子力学的基本原理而不是任何的计算复杂度保证。利用该技术,通信双方密钥传输的过程中的任何第三方窃听行为都会被感知,再结合已被证明安全的“一次一密”加密方式,达到可证明的绝对安全。由于其突出的安全特性,量子密码技术成为量子计算时代最有前景的保密通信方式之一。本文主要总结了作者在博士期间有关量子密钥分配技术实用化的相关研究以及成果,主要包括及以下几个方面:1,光纤由于其稳定性,易拓展性,低损耗等特性成为量子密钥分配系统的典型信道之一。但对于大多数量子密钥分配系统,由于光纤双折射效应导致的偏振变化会引起误码率增高,从而降低系统效率。对于外场光纤来说,由于其所处环境复杂,双折射的影响会更加严重。因此我们对一个量子广域网络以及一条架空光缆进行实地测量,利用我们提出的高效的分析方法,对测量结果进行了详细的分析总结。其结果可作为量子密钥分配系统在实地光纤网络中工作时的重要参考。2,对于偏振敏感的量子密钥分配系统来说,信道中的偏振变化会导致误码率增高,降低系统效率。故一个高效的偏振稳定系统显得尤为重要。我们提出了一种高效简便的偏振坐标系补偿方法,在无需外部参考光的情况下,只利用量子密钥分配系统运行过程中产生的冗余信息,结合挤压型偏振控制器,对信道中偏振变化进行了高效的补偿,并通过实验验证了其可行性。3,与字符,文字信息不同,图像,视屏等多媒体信息是一类稀疏性较高的信息,若直接利用量子密钥分配技术以及一次一密对其进行加密,那么由于量子密钥分配系统较低的成码率,会导致传输带宽不足的问题。我们结合压缩感知方法,提出了一种高带宽多媒体信息安全传输的方法。利用该方法,一方面降低了对于单位多媒体信息加密时所消耗的密钥,同时保证了保密通信的计算安全性。另一方面,根据信道误码水平,可以适当降低错误校验和保密放大强度,从而提高量子密钥分配系统的可用密钥生成率。我们通过实验验证了该方法的有效性。
楼盈天[6]（2018）在《激光单频偏振干涉直线度及位移同时测量技术研究》文中认为直线度是表征各类高端装备中精密导轨或运动平台性能的重要几何参数,直线度的高精度测量是保证高端装备整体性能的先决条件。直线度测量技术属测试计量技术领域重要研究课题,可以用于超精密加工、微电子制造、微机电系统（MEMS）等领域的直线度误差检测与校准。随着我国供给侧结构性改革的不断深化,“加快发展先进制造业,加快建设制造业强国”制造业发展战略路线的不断推进,愈加突显测量仪器的作用与地位。然而,我国在新型精密测量技术及仪器领域与欧美日等工业发达国家之间存在差距。本论文从国家对高端装备制造业需求出发,开展新型直线度与位移同时测量技术研究,提出了激光单频偏振干涉直线度及位移同时测量方法,利用非线性更具优势的激光单频干涉技术实现了高精度测量,建立直线度、位移以及转动误差六自由度参数同时测量数学模型,充分利用激光单频干涉技术高精度测量优点实现了4个自由度参数测量,依据直线度、位移以及转动误差耦合关系,实现了直线度及位移测量结果的补偿。论文详细研究了激光单频偏振干涉直线度及位移同时测量的方法及测量系统研制的相关技术。论文主要的研究工作和创新点如下:1、从直线度及位移测量的实际实现方法出发,深入分析直线度及位移测量模型,从“共光路”结构与空气折射率影响方面进行光路分析与优化,提出了一种激光单频偏振干涉直线度及位移同时测量方法,通过激光单频偏振干涉技术解调两测量光束的位移信息,解决了直线度误差及其位置信息同时获取的技术问题,并利用其非线性优势实现了高精度测量。2、在激光单频偏振干涉直线度及位移同时测量光路的基础上,提出了一种直线度、位移以及转动误差六自由度参数同时测量方法,采用基于单频干涉条纹图分析的二维小角度测量方法检测俯仰角与偏摆角误差,结合准直测量方法检测滚转角与水平直线度误差,实现了六自由度参数同时测量;建立了直线度、位移及转动误差的六自由度参数同时测量数学模型,结合测量光束渥拉斯顿棱镜内部光程分析,实现了对直线度及位移测量结果的准确补偿。3、提出了一种基于信号修正的激光单频偏振干涉信号处理方法,设计预处理、前置处理和相位延迟修正用于干涉信号修正,消除了直流偏置、振幅不一致以及相位非正交产生的相位测量影响,设计CORDIC小数计数方法,结合双路信号整数计数方法,实现了高精度的相位检测;提出了以中值滤波器、二值化、分离条纹、条纹直线拟合以及直线间距计算算法为核心的干涉条纹图像处理方法,实现了基于LabVIEW的干涉条纹图像处理程序;分析了四象限探测器差分电流信号与光斑位置坐标关系,对用于归一化坐标与实际坐标之间转换参数k进行推导与仿真分析;最后给出了信号处理系统配套设计的软件系统,并对各个功能模块进行了说明。4、建立了激光单频偏振干涉直线度及位移同时测量非线性误差分析模型,理论研究和仿真分析了激光偏振态椭偏化、渥拉斯顿棱镜安装误差、直角反射棱镜偏摆角误差、四分之一波片安装误差以及偏振分光棱镜安装误差对直线度及位移测量影响;利用空气折射率间接测量方法（PTF法）实现了激光波长的修正,设计了测量装置环境扰动抑制方案,降低了外界环境干扰对实验测量的影响;结合最小二乘法与满足最小包容区域法的优点,提出了基于最小二乘法与二分搜索法的直线度误差评定方法。5、构建了激光单频偏振干涉直线度及位移同时测量与运动误差检测系统,分别进行可行性验证实验、综合性能验证实验与应用性验证实验。可行性验证实验结果表明研制的测量系统三次重复性六自由度参数同时测量结果趋势一致,且均符合被测导轨自身的规格参数;综合性能验证实验中俯仰角、偏摆角、水平直线度、垂直直线度误差以及位移测量数据与英国Renishaw公司XL80干涉仪测量数据比对,标准偏差分别为0.353 arcsec、0.414arcsec、0.882μm、0.398μm和0.320μm,滚转角误差测量与青岛前哨精密仪器有限公司的WL11型数字水平仪测量数据比对,标准差为0.839 arcsec,实验结果显示研制的测量系统测量数据与比对测量数据具有较好的一致性;应用性验证实验进行了VM1000型数控机床Y轴导轨直线度校准检测实验,检测结果表明研制的测量系统可应用于实地数控机床直线度校准检测。
吴重庆[7]（2015）在《四元数偏振光学及在光纤P‐OTDR应用》文中研究指明构建了一个四元数偏振光学的新体系,提出了琼斯四元数、斯托克斯四元数并证明了它们的简洁关系。证明了光学元件的所有偏振特性都可以用一个四元数描述,证明了偏振旁轴近似下的四元数B-C-H公式。将该理论用于P-OTDR系统的数据处理,提出了三点四元数方法,并提出了估计P-OTDR系统误差的五点四元数方法。给出了相应的实验结果。
丁光涛[8]（2014）在《四元数的共轭数和乘法运算的有条件交换性》文中研究说明本文研究四元数的共轭运算和乘法有条件交换性.引入了几种新的四元数共轭数,给出了若干共轭运算的四元数代数表示式.在四元数矩阵乘法有条件的交换性的基础上,导出了一种与四元数新型相关数——蜕变四元数;利用解析形式重新表述了四元数乘法的有条件交换性.
丁光涛[9]（2013）在《偏振光学的四元数方法》文中研究表明在偏振光学中系统地引入四元数方法。分别给出了在Poincare球和斯托克斯参数基础上建立的偏振光四元数表示,并证明这两种表示是等价的。讨论了偏振光四元数表示的多样性。导出了偏振器件和系统的四元数表示。利用四元数表示证明了偏振系统的等效定理,导出了等价简化系统的组成和四元数表示。提出了偏振系统的四元数矩阵计算方法,得到了四元数表示和Mueller矩阵之间的变换关系。讨论了根据四元数矩阵乘法有条件的交换性优化偏振系统的四元数矩阵算法的途径,并指出了这种算法的应用前景。
李科[10]（2011）在《差分OFDM系统与MIMO系统关键技术研究》文中研究指明正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM）技术因其频谱利用率高、对信道多径时延抵抗力强等诸多优势而成为各种无线通信常用技术。如何有效地提高系统频谱效率和链路质量已成为当今无线通信系统设计的一大挑战,其中一条有效的解决途径是在系统的收发两端均配置多根天线来发送和接收信号,即组成多输入多输出（Multiple Input Multiple Output, MIMO）系统。MIMO系统可以很容易实现无线信道的容量增益并获得无线信道的多维分集增益。OFDM技术和MIMO技术已成为当今先进无线传输技术的两大基石。如何在快衰落信道环境下实现正交频分复用系统的高效调制并同时降低实现的复杂性,是当前正交频分复用技术研究的热点之一。针对相干正交频分复用系统,研究者们已提出大量的解决方案。但是,目前的解决方案存在综合性能不高的问题。现有的MIMO多天线传输系统虽然具有明显的优势,并已被新一代无线通信系统的主流协议所采纳,但其本身仍然存在一些问题。例如现有的多天线都安装在基站端,而移动终端则很难配置多天线。鉴于如上所述,本文对正交频分复用的调制与解调问题进行了完整的和系统的研究,希望籍此分析改善相干调制技术的一些不足。并利用经典的四元数理论,对空时分组码进行了扩展性研究。所做的主要工作如下:首先,在时变多径信道环境下本文推导得出了正交频分复用差分系统的信道间干扰功率理论表达式,还分别推导出正交频分复用中三类系统的有用信号功率与信道间干扰功率之比的理论表达式。其次,研究分析了正交频分复用差分系统的信道干扰问题,得出信道中的多径延时干扰可引起星座图的同相位偏移,在系统的解调端,利用简单的相位估计得出同相位偏移量,并进行相位纠正。据此本文提出了一种新的针对正交频分复用差分系统的干扰噪声相位纠正解调方案。之后,由前面得到的正交频分复用系统的信道干扰分析结论,本文进一步提出了一种新的协同频域差分调制与解调方案。该方案在可获得信道延时的先验知识的前提下,同过选择不同的协同差分调制长度进行正交频分复用调制;在不增加企图实现复杂度的情况下,充分利用系统各参数的设计,正交频分复用差分系统在时变多径信道环境下的抗干扰性能得到有效提高。因此在强延时、快时变的衰落信道下这种协同频域差分调制与解调方案可以得到很好的利用。最后,基于天线的极化分集特性,利用四元数正交设计理论,在空时分组码中融入天线极化维资源,提出了一种新的三极化正交空时极分组码,该码字满足正交设计关系,可采用最大似然检测进行解码。与同条件下的经典空时分组码方案相比较,本方案可以更加有效地降低误码率,提高系统性能。
二、偏振器件的四元数表示（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、偏振器件的四元数表示（论文提纲范文）
（1）铌酸锂晶体残余双折射特性的研究及应用（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 铌酸锂晶体的研究概况 |
| 1.2 铌酸锂晶体的结构及物理性质 |
| 1.3 相关非线性光学 |
| 1.3.1 非线性光学概述 |
| 1.3.2 电光效应 |
| 1.4 相关偏振光学 |
| 1.4.1 偏振光学的发展 |
| 1.4.2 偏振光的表示 |
| 1.5 本论文的主要研究工作及安排 |
| 2 四元数与偏振光学 |
| 2.1 四元数概述 |
| 2.2 四元数基本理论 |
| 2.3 四元数在偏振光学中的应用 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 铌酸锂晶体的残余双折射研究 |
| 3.1 铌酸锂晶体残余双折射的理论推导 |
| 3.1.1 不同通光方向LN晶体的横向介电张量 |
| 3.1.2 晶体特性的四元数表示 |
| 3.1.3 输出偏振态的计算 |
| 3.2 铌酸锂晶体残余双折射的实验测量 |
| 3.3 铌酸锂晶体的温度特研究 |
| 3.3.1 理论分析 |
| 3.3.2 温度特性实验 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 铌酸锂晶体的电压互感 |
| 4.1 理论分析 |
| 4.2 电光性能测定 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 总结 |
| 参考文献 |
| 附录A |
| 索引 |
| 作者简历及攻读硕士/博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（2）四元数偏振光学研究进展（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 四元数代数中的一些重要性质 |
| 3 偏振态和偏光器件的四元数描述 |
| 3.1 偏振态的四元数描述 |
| 3.2 光学器件的四元数描述 |
| 4 求解多重双折射效应的四元数方法 |
| 4.1 从介电常数张量到折射率四元数 |
| 4.2 多重双折射效应的叠加原理 |
| 5 在保偏光纤应力传感器中的应用 |
| 5.1 利用四元数方法分析保偏光纤应力传感器 |
| 5.2 保偏光纤应力传感器实验 |
| 5.3 实验结果 |
| 6 结论 |
（3）保偏光纤传感器与光纤敏感环模耦合研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 保偏光纤中偏振态的演化问题 |
| 1.1.1 光的偏振现象及应用 |
| 1.1.2 偏振态及偏振态演化的描述方法 |
| 1.1.3 保偏光纤的偏振模耦合 |
| 1.2 保偏光纤在传感领域的应用 |
| 1.3 微弱信号低噪声放大的研究背景 |
| 1.4 本文的主要工作 |
| 2 保偏光纤偏振特性研究的四元数方法 |
| 2.1 四元数的相关概念 |
| 2.2 偏振态和偏振光学元件的四元数描述 |
| 2.3 多重偏振效应的双折射矢量叠加定理 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 保偏光纤应力传感器和扭转传感器 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.2 保偏光纤应力传感器的研究 |
| 3.2.1 外应力方向对偏振态演化影响的理论分析及仿真 |
| 3.2.2 实验系统 |
| 3.2.3 实验及结果分析 |
| 3.3 保偏光纤扭转传感器的研究 |
| 3.3.1 光纤扭转对偏振态演化影响的理论分析 |
| 3.3.2 实验系统 |
| 3.3.3 实验及结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 保偏光纤分布式应力传感器 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 基于保偏光纤完整偏振态测量的P-OTDR系统 |
| 4.3 基于功率的模耦合描述 |
| 4.4 保偏光纤外应力的分布式测量 |
| 4.5 微弱信号低噪声放大的研究 |
| 4.5.1 盖革光抑制ASE噪声 |
| 4.5.2 低温下的EDFA研究 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 保偏光纤模耦合及主轴连接失配的测量 |
| 5.1 研究背景 |
| 5.2 基于斯托克斯四元数的模耦合描述 |
| 5.3 基于P-OTDR的光纤敏感环偏振模耦合分布式测量 |
| 5.4 保偏光纤主轴失配连接的测量 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 本论文的主要研究成果 |
| 6.2 下一步工作展望 |
| 参考文献 |
| 缩写词索引 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（4）基于自然偏振特性的卫星自主导航技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 卫星自主导航技术发展概述 |
| 1.3 仿生偏振导航技术研究现状 |
| 1.3.1 大气偏振模式理论探究 |
| 1.3.2 生物偏振光感知机理研究 |
| 1.3.3 大气偏振模式的探测 |
| 1.3.4 偏振光导航方法研究 |
| 1.4 仿生偏振导航技术研究存在的问题 |
| 1.5 论文主要工作和结构安排 |
| 2 卫星轨道与姿态动力学模型 |
| 2.1 卫星轨道与姿态动力学模型基础 |
| 2.1.1 坐标系定义 |
| 2.1.2 坐标系转换 |
| 2.2 卫星轨道动力学模型 |
| 2.2.1 地球非球形摄动 |
| 2.2.2 大气阻力摄动 |
| 2.2.3 日月摄动 |
| 2.2.4 太阳光压摄动 |
| 2.3 卫星姿态描述与姿态运动学模型 |
| 2.3.1 基于欧拉角的卫星姿态描述与运动学方程 |
| 2.3.2 基于四元数的卫星姿态描述与运动学方程 |
| 2.4 卫星姿态动力学模型 |
| 2.4.1 卫星姿态动力学方程 |
| 2.4.2 环境干扰力矩 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 大气偏振模式与测量 |
| 3.1 光在大气中的散射 |
| 3.1.1 瑞利散射 |
| 3.1.2 米散射 |
| 3.2 大气偏振模式 |
| 3.2.1 大气层内偏振模式 |
| 3.2.2 大气层外偏振模式 |
| 3.2.3 大气偏振模式影响因素分析 |
| 3.3 大气偏振模式测量 |
| 3.3.1 偏振测角敏感器的设计与测量原理 |
| 3.3.2 偏振相机的设计与测量原理 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 偏振测角敏感器误差模型与误差补偿方法 |
| 4.1 偏振测角敏感器误差模型 |
| 4.1.1 偏振测角敏感器误差分析 |
| 4.1.2 偏振测角敏感器测角误差模型 |
| 4.1.3 误差源对测角精度的影响分析 |
| 4.2 基于最小二乘的误差补偿方法 |
| 4.2.1 最小二乘误差补偿原理 |
| 4.2.2 实验测试与结果分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 基于偏振敏感器的导航信息获取方法 |
| 5.1 基于偏振测角敏感器的太阳矢量获取方法 |
| 5.1.1 双偏振测角敏感器测量太阳矢量 |
| 5.1.2 单偏振测角敏感器测量太阳矢量 |
| 5.1.3 多偏振测角敏感器测量太阳矢量 |
| 5.1.4 实验测试与结果分析 |
| 5.2 基于偏振相机的导航信息获取方法 |
| 5.2.1 偏振相机测量太阳矢量 |
| 5.2.2 偏振相机测量地心矢量 |
| 5.2.3 数值仿真与结果分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 基于地磁场及偏振测量的卫星姿态确定方法 |
| 6.1 三轴磁强计测量模型 |
| 6.1.1 地磁场数学模型 |
| 6.1.2 三轴磁强计测量模型 |
| 6.2 偏振敏感器测量模型 |
| 6.3 卫星姿态确定方法 |
| 6.3.1 双矢量定姿 |
| 6.3.2 多矢量定姿 |
| 6.3.3 状态估计法 |
| 6.4 基于偏振测角敏感器及磁强计的卫星姿态确定方法 |
| 6.4.1 基于偏振测角敏感器及磁强计的联合观测模型 |
| 6.4.2 基于单偏振测角敏感器及磁强计的双矢量定姿法 |
| 6.4.3 数值仿真与结果分析 |
| 6.5 基于偏振相机及磁强计的卫星姿态确定方法 |
| 6.5.1 观测模型 |
| 6.5.2 数值仿真与结果分析 |
| 6.6 本章小结 |
| 7 基于偏振测量的卫星自主导航方法 |
| 7.1 卫星自主导航方法概述 |
| 7.2 卫星自主导航的EKF方法 |
| 7.2.1 卫星自主导航系统状态方程 |
| 7.2.2 卫星自主导航的EKF方法 |
| 7.3 基于偏振测角敏感器及红外地平仪的卫星自主导航方法 |
| 7.3.1 观测模型 |
| 7.3.2 数值仿真与结果分析 |
| 7.4 基于偏振相机的卫星自主导航方法 |
| 7.4.1 观测模型 |
| 7.4.2 数值仿真与结果分析 |
| 7.5 本章小结 |
| 8 总结与展望 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 创新点 |
| 8.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文和参加科研情况 |
（5）量子密钥分配实用化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 密码学简介 |
| 1.2 量子密钥分配简介 |
| 1.3 量子密钥分配的实用化 |
| 参考文献 |
| 第2章 量子密钥分配协议及典型系统 |
| 2.1 离散变量量子密钥分配协议及系统 |
| 2.1.1 BB84协议 |
| 2.1.2 差分相移协议 |
| 2.1.3 相干态单路协议 |
| 2.2 连续变量量子密钥分配协议及系统 |
| 2.3 新型量子密钥分配协议及系统 |
| 2.3.1 测量设备无关协议 |
| 2.3.2 回环差分相移协议 |
| 参考文献 |
| 第3章 光纤中光的偏振变化对量子密钥分配的影响 |
| 3.1 光纤中光偏振态变化 |
| 3.1.1 偏振态相关数学描述介绍 |
| 3.1.2 光纤及其双折射效应 |
| 3.2 偏振变化对量子密钥分配系统的影响 |
| 3.3 外场光纤偏振测量及分析 |
| 3.3.1 地埋光纤测量与分析 |
| 3.3.2 架空光纤测量与分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第4章 量子密钥系统偏振坐标系补偿方法的研究 |
| 4.1 典型偏振控制器件及偏振坐标系校准方法 |
| 4.2 单光子量级偏振坐标系补偿方法 |
| 4.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第5章 量子密钥分配与压缩感知的结合应用 |
| 5.1 研究背景介绍 |
| 5.2 实际系统与实验结果 |
| 5.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第6章 总结与展望 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
（6）激光单频偏振干涉直线度及位移同时测量技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外直线度测量技术研究进展及现状 |
| 1.2.1 激光准直测量法 |
| 1.2.2 激光光栅测量法 |
| 1.2.3 激光旋光测量法 |
| 1.2.4 激光干涉测量法 |
| 1.2.5 各种测量方法小结 |
| 1.3 论文研究目的和内容安排 |
| 第2章 激光单频偏振干涉直线度及位移同时测量方法研究 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 激光单频偏振干涉测量原理 |
| 2.2.1 激光单频线偏振干涉原理 |
| 2.2.2 激光单频圆偏振干涉原理 |
| 2.2.3 激光单频偏振干涉位移测量 |
| 2.3 激光单频偏振干涉直线度测量模型 |
| 2.3.1 以渥拉斯顿棱镜为移动镜 |
| 2.3.2 以双直角反射棱镜为移动测量镜 |
| 2.4 激光单频偏振干涉直线度及位移同时测量光路设计 |
| 2.4.1 间接检测光路 |
| 2.4.2 直接检测光路 |
| 2.4.3 两种检测光路分析与优化 |
| 2.5 激光单频偏振干涉直线度误差及位移同时测量原理 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 直线度及位移同时测量运动误差检测与补偿方法研究 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 测量镜运动误差对测量光束影响 |
| 3.2.1 运动误差对测量光束方向影响 |
| 3.2.2 运动误差对测量光束横向偏移影响 |
| 3.3 激光单频偏振干涉直线度及位移同时测量与运动误差检测光路 |
| 3.4 运动误差测量原理 |
| 3.4.1 俯仰角与偏摆角误差测量 |
| 3.4.2 滚转角与水平直线度误差测量 |
| 3.5 直线度及位移测量的运动误差分析与补偿 |
| 3.5.1 测量镜内部的光程分析 |
| 3.5.2 渥拉斯顿棱镜内部及测量镜外部光程分析 |
| 3.5.3 直线度及位移运动误差补偿 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 六自由度参数同时测量信号处理方法研究 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 信号处理总体方案 |
| 4.3 激光单频偏振干涉信号处理方法 |
| 4.3.1 干涉信号预处理与前置处理 |
| 4.3.2 干涉信号整数计数 |
| 4.3.3 干涉信号小数计数 |
| 4.3.4 整小数结合计数 |
| 4.3.5 相位非正交整小数计数误差修正方法 |
| 4.3.6 基于FPGA的干涉信号处理实现与仿真验证 |
| 4.4 干涉条纹图像处理方法 |
| 4.4.1 干涉条纹分离与条纹直线拟合算法 |
| 4.4.2 基于LabVIEW的干涉条纹图像处理实现与仿真验证 |
| 4.5 光斑位置信号处理 |
| 4.5.1 四象限探测器信号处理 |
| 4.5.2 光斑位置信号参数推导与仿真分析 |
| 4.6 软件系统设计与实现 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 测量系统性能影响因素分析 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 偏振非线性误差分析 |
| 5.2.1 偏振非线性误差分析模型 |
| 5.2.2 激光偏振态椭偏化影响分析 |
| 5.2.3 渥拉斯顿棱镜安装误差影响分析 |
| 5.2.4 测量镜转动误差影响分析 |
| 5.2.5 四分之一波片安装误差影响分析 |
| 5.2.6 偏振分光棱镜安装误差影响分析 |
| 5.3 环境因素干扰分析 |
| 5.4 直线度误差评定方法 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 实验结果及分析 |
| 6.1 概述 |
| 6.2 测量系统研制 |
| 6.3 可行性验证实验 |
| 6.4 综合性能验证实验 |
| 6.4.1 俯仰角与偏摆角误差测量比对实验 |
| 6.4.2 滚转角误差测量比对实验 |
| 6.4.3 水平直线度误差测量比对实验 |
| 6.4.4 垂直直线度误差测量比对实验 |
| 6.4.5 位移测量比对实验 |
| 6.5 应用性验证实验 |
| 6.6 测量不确定度分析 |
| 6.7 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的相关研究成果 |
| 致谢 |
（7）四元数偏振光学及在光纤P‐OTDR应用（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 四元数的概念和算法 |
| (1)两个四元数相乘(乘号用小圈表示)满足如下规则 |
| (2)四元数指数运算,有类似的欧拉公式 |
| 3 四元数偏振光学 |
| 3.1 偏振态的四元数描述 |
| (1)琼斯矢量对应的四元数(称为琼斯四元数) |
| (2)琼斯矢量厄米转置的对应的四元数为 |
| (3)斯托克斯矢量对应的四元数 |
| 3.2 光学元件的四元数描述 |
| (1)双折射元件(波片)对应的四元数为 |
| (2)偏振相关损耗器件对应的四元数为 |
| (3)考虑模耦合在统一坐标系下的波片,它的四元数为 |
| 3.3 偏振光通过光学元件的四元数描述 |
| (1)琼斯四元数方法 |
| (2)斯托克斯四元数方法 |
| (3)级联偏振光学元件的系统的四元数描述 |
| 4 四元数偏振光学在P-OTDR中的应用 |
| 4.1 本地双折射的计算 |
| 4.2 误差估计——四元数插值方法 |
| 5 结论 |
（8）四元数的共轭数和乘法运算的有条件交换性（论文提纲范文）
| 引言 |
| 1.1 四元数的共轭数 |
| 1.2 四元数的乘积及其与共轭运算的关系 |
| 1.3 四元数共轭运算的解析表达式 |
| 2 四元数矩阵乘法有条件交换性 |
| 2.1 四元数的矩阵表示 |
| 2.2 四元数矩阵乘法的有条件交换性 |
| 3 结论 |
（10）差分OFDM系统与MIMO系统关键技术研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 移动通信系统的发展 |
| 1.2 正交频分复用技术 |
| 1.3 正交频分复用系统研究背景与意义 |
| 1.4 MIMO 技术概述 |
| 1.5 论文创新点及工作安排 |
| 第二章 无线通信信道 |
| 2.1 无线衰落信道 |
| 2.2 时变多径信道（WSSUS 模型） |
| 2.3 无线衰落信道的特性 |
| 2.4 广播通信信道 |
| 2.5 移动广播信道 |
| 2.6 多径衰落与多普勒频移 |
| 2.7 本章小节 |
| 第三章 正交频分复用系统 |
| 3.1 正交频分复用系统模型 |
| 3.2 正交频分复用离散信号系统模型 |
| 3.3 相干正交频分复用系统 |
| 3.4 差分OFDM 系统信号设计 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 正交频分复用系统性能分析 |
| 4.1 已有成果概述 |
| 4.2 信道的统计特性 |
| 4.3 相干系统传输模式 |
| 4.4 两类系统下的信道间干扰分析 |
| 4.5 多径干扰分析 |
| 4.6 仿真结果分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 基于相位估计的解调方案 |
| 5.1 正交频分复用系统信号表征 |
| 5.2 系统的误码率性能 |
| 5.3 一种新的解调方案 |
| 5.4 仿真结果分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 基于协同域的调制与解调系统 |
| 6.1 协同调制方法 |
| 6.2 协同解调方法 |
| 6.3 协同差分长度 |
| 6.4 误码率性能分析 |
| 6.5 仿真结果分析 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 基于极化分集的四元数空时极编码研究 |
| 7.1 分集技术概述 |
| 7.2 多天线信道下的分集 |
| 7.3 四元数概论 |
| 7.4 基于四元数正交设计的三极化正交空时极分组码 |
| 7.5 仿真结果分析 |
| 7.6 本章小结 |
| 第八章 全文总结及展望 |
| 8.1 全文总结 |
| 8.2 下一步研究工作的展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
四、偏振器件的四元数表示（论文参考文献）
- [1]铌酸锂晶体残余双折射特性的研究及应用[D]. 殷永哲. 北京交通大学, 2019(01)
- [2]四元数偏振光学研究进展[J]. 吴重庆,黄泽铗. 激光杂志, 2019(01)
- [3]保偏光纤传感器与光纤敏感环模耦合研究[D]. 黄泽铗. 北京交通大学, 2018(01)
- [4]基于自然偏振特性的卫星自主导航技术研究[D]. 杨中光. 西北工业大学, 2018(02)
- [5]量子密钥分配实用化研究[D]. 丁禹阳. 中国科学技术大学, 2018(11)
- [6]激光单频偏振干涉直线度及位移同时测量技术研究[D]. 楼盈天. 浙江理工大学, 2018(12)
- [7]四元数偏振光学及在光纤P‐OTDR应用[A]. 吴重庆. 全国第17次光纤通信暨第18届集成光学学术会议——光纤与传输物理学专辑, 2015
- [8]四元数的共轭数和乘法运算的有条件交换性[J]. 丁光涛. 安徽师范大学学报(自然科学版), 2014(01)
- [9]偏振光学的四元数方法[J]. 丁光涛. 光学学报, 2013(07)
- [10]差分OFDM系统与MIMO系统关键技术研究[D]. 李科. 天津大学, 2011(05)