用Stokes子空间单位球表示光的偏振态

由Stokes矢量构成Stokes空间 ,借助数学工具 ,类比布卡尔球对光的偏振态的表述 ,用Stokes子空间单位球表示光的偏振态 .     

几种表示光偏振态方法的关系研究

常用的偏振光的表述由数学描述和几何描述两种，Joanes矢量、Stokes矢量是对其做数学描述．用几何方法通过Poincare球表示各种偏振态更显直观，Poincare球是其几何表述．Joanes矢量和Stokes矢量对用数学手段处理偏振态的变换提供了方便．本文对几种表示光偏振态的方法作了详尽地阐述，并从解析式上证明了他们之间的关系，指出了三种方法的优缺点．     

斯托克斯矢量和穆勒矩阵在偏振光中的应用研究

分析和探讨了矩阵光学中的斯托克斯(Stokes)矢量和穆勒(Mueller)矩阵,并与琼斯(Jones)矢量和琼斯矩阵作了对比探讨;计算得出了部份偏振光的斯托克斯矢量表示法和右旋与左旋圆偏振器的穆勒矩阵表示法.综合分析了几个实例,探讨了斯托克斯矢量和穆勒矩阵在自然光、部分偏振光和完全偏振光中的应用.探讨了Stokes矢量和Jones矢量的变换关系.     

偏振光器件作用效果的Poincare球表示

为更加形象直观地描述全偏光通过偏振光器件后的变换规律,以表示全偏光的Stokes矢量和表示偏振光器件的Mueller矩阵为基础,推导出了入射全偏光分别通过线偏器、旋光器和延迟器（波片）后的Stokes矢量,通过比较入射光偏振态和出射光偏振态在Poincare球上的位置关系,分析了前后偏振态的变换规律,结合数学表示和几何表示在Poincare球上清晰明确地表示出了偏振光器件的作用效果.     

单轴晶体中杂化偏振矢量涡旋光场的传输特性

为了实现光场的偏振态调控,对拥有复杂偏振态分布的杂化偏振矢量涡旋光场在单轴晶体中垂直于光轴的传输特性展开研究.基于光束在各向异性单轴晶体中的傍轴矢量传输理论,推导出杂化偏振矢量涡旋光场在单轴晶体中传输的具体表达式.通过数值模拟,得出了不同参数下杂化偏振矢量涡旋光场在单轴晶体中传输的演变规律.结果表明,光束半径、传输距离以及单轴晶体的e光和o光折射率比值对杂化偏振矢量涡旋光场在单轴晶体中的强度分布、偏振态分布、自旋角动量分布以及涡旋相位分布有调节作用.光束半径越小,传输距离越大,单轴晶体的各向异性强度越大,则对杂化偏振矢量涡旋光场的传输特性影响越大.     

基于扭转向列型液晶的Stokes矢量测量

光线的Stokes矢量包含完整的偏振信息,Stokes矢量的测量在偏振成像技术中具有重要意义。传统测量方式一般采用手动旋转偏振片的方法,测量效率低,不能实时检测。该文提出了一种基于扭转向列型(TN)液晶的快速测量方法,用已知偏振光对测量装置标定后,可以得到TN液晶和固定偏振片组合的Mueller矩阵的第1行参量,再对TN液晶施加不同的电压,对入射光线进行测量,可以得出入射光线的Stokes矢量。采用通过测量入射光入射角的实验方法验证Stokes矢量测量的准确性,测量入射角10°~70°,每隔10°测量一次,得到结果分别为8.54°、18.47°、27.09°、38.93°、47.86°、60.27°、70.89°,可见该方法最终测量精度与旋转偏振片法相似。     

电偶极辐射的光强张量描述

1973年U.Fano和J.H.Macek指出,在电偶极子辐射近似下,原子辐射的各向异性偏振光强可由跃迁谱线强度(Line Strength)以及描写激发态极化状态的取向矢量(Orientation Vector)和排列张量(Alignment Tensor)来决定. 我们引进光强张量概念,把谱线强度、取向矢量和排列张量统一在光强张量之中.通过光强张量和Stokes参数之间的内在联系以及借助于Stokes参数的直观性又把上述三种量同辐射光的平均强度、圆偏振和线偏振特性自然地联系起来.根据本文的方法能获得普适化的,给出全空间分布的偏振光强公式.本文的结论也是普适的,它既适合于原子、分子体系,也适合于原子核的电偶极辐射问题.     

Ho: LLF激光器单纵模正交偏振开关动力学特性

理论研究连续波Ho:LLF激光器在线偏振谐振泵浦,激光本征模的正交偏振开关延迟动力学特性。基于相位敏感的激光动力学模型,考虑激光晶体的光学各向异性,数值分析泵浦光在垂直方向上进行偏振切变时,腔各向异性诱发振荡本征模的正交偏振开关和瞬态延迟响应。研究结果发现,泵浦光偏振切换会导致两个正交偏振本征腔模之间产生严重的偏振模竞争作用,并由此引发混沌现象及增大延迟开关时间。指出光注入法可以有效地抑制开关动力学中的偏振模竞争效应和缩减偏振模开关时间,有助于改善正交偏振开关稳定性,为设计开发2μm波段单纵模正交偏振开关激光器提供了理论指导。     

基于偏振态颜色编码的晶体应力双折射成像

提出了一种基于双线偏振CCD-全Stokes参量测量的偏振态色度成像新方法.通过分焦面Stokes参量测量与RGB颜色编码相结合,设计并研制了基于双线偏振CCD-全Stokes参量测量的偏振态色度成像系统.利用该系统,获得了晶体模型应力双折射分布的偏振态色度图像,并与传统的光弹性应力测量法进行了比较,偏振态色度成像法不...     

用光致各向异性材料记录偏振全息光栅的分析

光致各异异性材料用偏振光曝光时可诱导出各向异性，作为偏振全息的记录介质，用正交线偏振光和正交圆偏振光作参，物光波，用琼斯矢量表示它们的偏振态，讨论了平面全息光栅的曝光特性，再现光波的偏振特性及衍射效率。     

金属目标表面的反射激光偏振特性

 针对目前激光近程探测时仅利用漫反射回波强度信息抗干扰能力差的问题,提出基于激光偏振特性的目标探测方法,对金属目标表面的激光偏振特性进行了分析,给出了偏振反射的模型,并对典型金属目标的表面偏振反射特性进行了仿真.通过对反射光Stokes矢量的分析表明,线偏振光或圆偏振光经过金属表面反射后变为椭圆偏振光,其椭圆度和方位角随金属材质的不同而呈现不同的变化规律,将反射的偏振特性作为区分不同材料目标的依据,可提高探测系统的抗干扰性能.     

三通道偏振成像导航传感器的设计与应用

为了获得较高的偏振光航向精度,设计实现了一种三通道成像偏振导航传感器装置样机。研究了基于Stokes矢量的偏振光测量原理;并基于此原理搭建了传感器。编写了程序控制软件,可以实时输出航向角,解决了一般实验装置无法实时测量航向角的缺点。进行了室外装置测试实验,实验结果表明:传感器室外航向角测量平均误差为0.83°,能够稳定输出导航角度,可以满足实时测试的需要,为下一步组合导航提供稳定的信息源。     

双λ/4波片复合的特性分析

为了得出双λ/4波片复合后的综合偏振特性,利用Stokes矢量和Muller矩阵从理论上分析了线偏振光通过双λ/4波片后出射光的偏振态.结果表明：调整第一只λ/4波片快轴与入射线偏振光光矢量的夹角以及两只λ/4波片快轴之夹角,可以获得不同的偏振态,即：出射光可为线偏振光、圆偏振光或椭圆偏振光,且各夹角不同,出射光的态势及旋性就不同,调整其中某个角度,能够实现偏振光状态的转换.     

偏振奇偶相干态中光场的偏振特性

利用量子光学中表示量子化光场偏振特性的Stokes算符,讨论了偏振奇偶相干态的偏振特性,研究了在此光场中Stokes参量的涨落及其压缩特性和光场的偏振度.结果表明,在适当的参量与较小的光强下,光场的Stokes参量将出现压缩.随着光强增强,压缩减弱.由于光场的量子化,偏振度永远小于1,且与光强有关.即在量子光学中,不存在完全偏振光,只有在很强的光下,才接近于完全偏振光.     

三维多分量资料处理关键技术进展

与纵波地震资料相比,由于多分量资料的矢量特征、各向异性和转换波传播路径非对称性,因此需要一套特殊的资料处理技术,解决多波地震资料处理中的难题,同时发挥矢量波场的优势,从而改善三分量地震资料处理的质量.利用多分量的矢量特征、偏振特征以及面波特征,压制随机和相干噪声,进行纵波和横波的波场合成与分离.针对转换波非对称传播路径问题,提出转换波共反射面元计算、建立近地表浅层横波速度模型的解决方案,从而解决转换波共反射面元和转换波静校正问题.各向异性对转换波的影响比纵波更加明显,因此如何从多波资料中反演各向异性参数,消除各向异性参数对成像质量的影响至关重要.在这个处理环节中,建立了4参数各向异性反演方法,实现转换波各向异性动校正和各向异性叠前时间偏移处理.同时在国内最早提出和实现了转换波弯曲射线各向异性叠前时间偏移技术,改善偏移能量的聚焦性,降低成像剖面低频化现象.     

改善平面非均质油藏水驱效果方法研究

如果采用常规等井距五点井网开发平面非均质性油藏,往往会导致不同方向上的生产井见水时间差别较大,水驱波及程度在方向上不均衡,从而严重影响油藏开发效果。在渗流力学基础上,针对渗透率的平面非均质油藏推导了矢量井网的井距设计公式。根据矢量井网的井距设计公式,建造了物理模型,开展了水驱油对比实验研究,验证了用矢量井网开发各向异性油藏的有效性。实验结果表明：矢量井网能增大非均质油藏的波及系数,提高注入水的利用率,大大改善油藏开发效果。     

圆平顶高斯光束在单轴晶体中的传输特性

基于光束在各向异性单轴介质中的傍轴矢量传输理论,导出了圆平顶高斯光束在单轴各向异性晶体中的传输公式,并利用此解析式作数值计算和分析了圆平顶高斯光束在单轴晶体中的传输,研究了各向异性介质对x方向偏振的圆平顶高斯光束偏振特性的影响.研究表明,晶体的各向异性对光束的偏振和圆对称性有较大影响.     

偏振光与偏振元件的琼斯矢量分析

研究了偏振光和偏振元件的琼斯矢量表示方法,以及琼斯矢量的应用,结果表明,琼斯矢量对偏振光偏振态的变化十分有效。     

双折射光纤环形腔

应用琼斯矩阵详尽地分析了光纤各种不同性质的双折射对光纤环形腔特性的影响,江纤的双折射和扭转使普通单模光纤环形腔的带阻输出特性中的谐振峰分裂为两组,谐振频率发生偏移,偏移量正比于双折射参数ｇ,两组谐振峰物相对幅度取决于光纤的双折射参数和输入偏振态。调整输入偏振态为双折射光纤本征偏振态之一时,就仅出现一组谐振峰。光纤的双折射与扭转对环形腔的精细度没有影响。     

裂面形貌扰动对晶内微裂纹演变影响的有限元分析

根据表面扩散控制下物质迁移规律,建立有限单元法,对裂面形貌扰动下二维徼裂纹演变过程进行数值模拟.结果表明:裂尖的几何形状对微裂纹圆柱化时间起决定性作用;在裂面形貌扰动振幅不变的情况下,扰动频率越高,其对裂腔分节临界形态比的影响越小,且波数为奇数的微裂纹更容易分节;振幅对裂腔分节起阻碍作用;裂面形貌扰动频率越小,振幅对裂腔分节临界形态比的影响越显著.