宽波段铁电液晶PSA优化设计提升偏振测量精度

宽波段铁电液晶偏振态分析器（PSA）作为宽波段偏振成像系统的关键组成部分，其性能直接影响着测量结果的精确性和稳定性。PSA的主要作用是对入射光的偏振状态进行分析，特别是在需要高灵敏度和宽波长适应性的场景中，如科学研究、光学通信和光学成像等领域。为了提升PSA的性能，优化设计工作显得尤为重要。 在这个研究中，作者首先基于宽波段偏振成像的基本理论，构建了铁电液晶PSA的斯托克斯测量矩阵。斯托克斯参数是一种描述光偏振状态的数学工具，通过这个矩阵可以定量评估偏振器件的工作效果。然后，他们运用了先进的优化算法——遗传算法，这是一种模拟自然选择和遗传机制的计算方法，来寻找最佳的器件组合方式和方位角参数设置。遗传算法通过迭代过程，不断筛选和改进可能的解决方案，直到找到能够最大程度减少噪声、提高信号质量的参数组合。 在评价准则方面，除了条件数（CN），作者还采用了同样加权方差（EWV）。条件数衡量的是矩阵的敏感性，而EWV则考虑了各个测量值之间的变异程度，两者结合能全面衡量PSA性能的稳定性。通过这些准则，研究人员得以找到既具有高抑制噪声能力又具有良好稳定性的最优设计。 优化设计完成后，研究人员搭建了一个多波段实验装置，针对实际应用中的3D眼镜和偏振片进行了成像测量。实验结果显示，使用遗传算法优化设计的铁电液晶PSA表现出出色的偏振测量性能，能够准确地捕获和解析目标物体的偏振特性，这验证了该优化方法的有效性和实用性。 这项研究不仅深化了对宽波段铁电液晶PSA的理解，还提供了一种实用的优化设计策略，对于提升偏振成像系统的整体性能以及推动相关领域的技术进步具有重要意义。