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 .     

光隔离器隔离度的理论分析

针对影响光隔离器性能的诸多因素，基于磁致圆偏振二向色性（MCD）的理论，利用琼斯矢量和矩阵光学的方法分析了法拉第旋转角精度，材料本身的吸收以及MCD对偏振相关型光隔离器隔离度的影响，得出了它们与光隔离器隔离度的解析表达式，研究结果对光隔离器的优化设计具有一定实际意义。     

各向异性无源光腔的偏振特性

本文采用Stokes偏振矢量处理各向异性无源光腔的偏振特性,给出行波埸的Stokes偏振矢量的运动方程,导出真实的各向异性无源腔的本征偏振态、本征频率和频率裂距的解析式。并进一步地推广了光学等效原理,讨论了色散对频率裂距的影响。     

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.     

向列相液晶薄膜会聚偏振图像模拟研究

针对向列相液晶薄膜对会聚偏振光的干涉现象,利用坐标矢量分解和折射率椭球方程计算出寻常光与非寻常光的相位分布,再利用扩展Jones矩阵分析出射光振幅分布,模拟分析了任意指向矢下液晶薄膜偏振干涉图像特征及其演化过程,为液晶相关实验测量提供了有效的辅助手段.     

光激发表面等离子体波反射系数在复平面的轨迹

为了更好的理解相位型、偏振型及调制型表面等离子体波共振(SPR)传感器的工作原理和性能,采用光的电磁理论对光激发表面等离子体波时光的反射系数rp在复平面的轨迹进行了分析与研究。研究表明rp在复平面的轨迹近似在一个圆周上,从这个轨迹圆不仅可以得到反射系数的模rp和辐角φp的特性,而且可以得到rp.(φp/α)近似为一个常数的特性。这些特性非常直观地表示了相位型、偏振型及调制型SPR传感器的原理与性能,有利于SPR传感器的研究。     

基于偏振方向统计特性的目标背景差异特征分析

针对目前使用偏振参量图像分析目标背景差异的传统方法未充分考虑光作用物体后产生独特的偏振属性问题,提出一种基于偏振方向特征统计特性的目标背景差异特征分析方法,从一种新的偏振方向信息分析目标背景差异.首先,通过提取偏振角图像中的偏振方向信息构建偏振方向矢量图像,解决了由于噪声较多导致的偏振角图像无法有效直接利用的问题;其次,分别对4种偏振方向强度图像进行正交差分计算,得到偏振正交差分分量图像,并补充偏振方向周围±α偏振角度强度图像信息,得到偏振方向统计图像,通过提取出4种偏振方向的3种偏振特征图像,解决了传统偏振参量图像复杂背景下目标不突出的问题.实验结果表明,不同材质的物体具有不同的偏振方向,而通过提取偏振方向信息获取的偏振方向特征图像能更清晰地辨别复杂背景中的目标.客观评价指标表明,在偏振方向矢量图像中,目标区域的偏振方向朝向所对应的偏振方向特征图像,表达目标的信息更丰富,与其他偏振方向所对应的偏振方向特征图像相比,更能突出目标的特征.因此,通过偏振矢量图像可以快速提取出目标特征突出的偏振特征图像.     

偏振涡旋孤子光束能否携带涡旋相位

理论上研究了柱对称矢量光束在克尔非线性介质中形成的偏振涡旋空间光孤子,并把这种新奇的光孤子与传统的相位涡旋空间光孤子作了比较.最终分别在直角坐标系和极坐标系下证明了这种偏振涡旋孤子光束不能携带涡旋相位.     

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．     

双折射光子晶体光纤横截面上偏振态的不一致性

利用全矢量特征方程得到光子晶体光纤中的模式特征后,忽略光纤损耗、三阶以上的色散和非线性,研究了高斯脉冲在椭圆孔光子晶体光纤中传输时的矢量演化特性,得到光纤中任意时刻的横向电场分布及两个偏振分量之间的相位关系.在双折射光子晶体光纤同一横截面上,不同位置的两个偏振态分量之间相位差不同,因而总电场的偏振态不一致,光电场和固有双折射引起的偏振态之间的相位差都关于光纤中心对称.     

激光极化方向对氢负离子在金属面附近光剥离的调控研究

利用闭合轨道理论,研究了激光极化方向对氢负离子在金属面附近光剥离截面的影响。结果表明,当激光极化方向和金属面垂直时,光剥离截面的振荡振幅最大;当激光极化方向和金属面平行时,光剥离截面的振荡几乎消失。当激光极化沿其它方向时,光剥离截面的振幅在两种极限值之间变化。因此,可以通过改变激光的极化方向对负离子体系的光剥离截面进行调控研究。计算结果对于研究负离子体系在表面附近的光剥离问题具有一定的参考价值。     

均匀电介质椭球内极化场强方向与外电场方向的研究

采用椭球坐标系经推导求出了均匀电场中电介质椭球内和椭球外的电势分布，获得了椭球体内极化场强的数学表达式，并计算了极化场强方向与外电场方向的夹角，明确指出文献[1]中关于椭球体内极化场强方向与外电场方向严格相反的结论，必须附加一定条件才能成立．     

延迟器与光偏振态关系的图解分析法

用图解方式对光通过单一延迟器或复合延迟器后的合成偏光状态情况进行了分析，直观地说明了入射光方位、延迟相位、延迟器方位角、合成光方位角和椭圆率以及合成光旋转方向之间的相互关系。     

基于达曼光栅的圆柱形向量光束检测

圆柱形向量束(cylindrical vector beam,CVB)的极化拓扑荷阶数定义为沿着方位轴360°偏振状态改变的重复数,其符号表示极化的旋转方向.提出用达曼光栅检测具有不同拓扑荷的CVB检测方法.达曼光栅采用几乎是纯相位调制和偏振无关的q-plate加工.具有不同拓扑荷或相同拓扑荷但符号相反的CVB模式可以通过添加四分之一波片和偏振器分离.实验结果与理论预测一致,从而验证了方案的可行性.     

夹杂对铁电颗粒畴结构及性能的影响

采用相场方法模拟了内含夹杂的铁电颗粒的畴结构演化, 研究了夹杂对铁电颗粒畴结构和性能的影响. 研究发现, 铁电极化电荷在夹杂表面的聚集可导致电势的局部升高或降低,改变退极化电场, 影响夹杂边界区域的极化矢量的生长和偏转, 会增加畴结构的无序度; 该影响在夹杂数量较多以及尺寸较大时尤为明显. 最后, 通过模拟电滞回线发现了颗粒的铁电性随夹杂的增加显著减弱的现象. 因此, 在微型电子器件的应用中应尽量避免在铁电颗粒中出现夹杂.     

偏振耦合实现分布反馈光纤激光保偏输出

提出了一种通过偏振模式耦合方式实现分布反馈光纤激光器保偏输出的方法,分布反馈光纤激光器是由刻写在有源光纤上的相移光栅构成的一种窄线宽光源。由于侧面紫外曝光过程造成的光纤极化,这种光纤光栅激光具有线偏振特性,但光路结构一般是由单模光纤构成,因此激光的线偏振特性无法保持。通过监测激光偏振耦合输出功率,可以间接识别激光线偏振方向,将激光线偏振方向和保偏尾纤二次耦合熔接,可以实现窄线宽分布反馈光纤激光的保偏输出。实验得到了偏振消光比大于30 dB,输出稳定线偏振光的分布反馈光纤激光器,且激光效率、线宽、噪声等较原始单模输出时均未发生明显变化。     

角向偏振光束大数值孔径透镜聚焦的偏振开关现象

利用Richards-Wolf矢量衍射积分模型,推导双环角向偏振光束经过环状高数值孔径透镜聚焦后聚焦区域的偏振特性,并用数值计算分析各相关参数的取值变化对焦面光斑的偏振分布的影响.研究表明:双环角向偏振光束经过环状高数值孔径透镜聚焦以后,其光斑内环的偏振方向发生改变;通过控制各相关参数的取值,可以控制聚焦光斑的偏振分布,形成一种可控的偏振开关.     

Unusual phase transitions in ferroelectric nanodisks and nanorods

Bulk ferroelectrics undergo structural phase transformations at low temperatures, giving multi-stable (that is, multiple-minimum) degenerate states with spontaneous polarization. Accessing these states by applying, and varying the direction of, an external electric field is a key principle for the operation of devices such as non-volatile ferroelectric random access memories (NFERAMs). Compared with bulk ferroelectrics, low-dimensional finite ferroelectric structures promise to increase the storage density of NFERAMs 10,000-fold. But this anticipated benefit hinges on whether phase transitions and multi-stable states still exist in low-dimensional structures. Previous studies have suggested that phase transitions are impossible in one-dimensional systems, and become increasingly less likely as dimensionality further decreases. Here we perform ab initio studies of ferroelectric nanoscale disks and rods of technologically important Pb(Zr,Ti)O3 solid solutions, and demonstrate the existence of previously unknown phase transitions in zero-dimensional ferroelectric nanoparticles. The minimum diameter of the disks that display low-temperature structural bistability is determined to be 3.2 nm, enabling an ultimate NFERAM density of 60 x 10(12) bits per square inch-that is, five orders of magnitude larger than those currently available. Our results suggest an innovative use of ferroelectric nanostructures for data storage, and are of fundamental value for the theory of phase transition in systems of low dimensionality.     

双模激光场中自由-自由跃迁的相位影响

本文利用玻恩近似理论对双模激光场中自由－自由跃迁过程中的相位影响进行了初步研究，在激光场 极化方向都平行于入射电子方向这种特殊的散射模式下，计算得到了电子－原子自由－自由跃迁过程微分散射截面与激光场的相位、交换光子数之间的关系。     

粘弹性HTI介质中地震波的传播特征

为了提高地质勘探的精度,本文主要通过理论推导和数值模型计算研究了粘弹性HTI介质中地震波的传播特征,其参数包括相速度、慢度、偏振向量等,并基于依据传播方向定义的慢度向量和分量定义的慢度向量,通过求解Christoffel方程推导出粘弹性HTI介质中均匀波的相速度、偏振向量、慢度、群速度的精确计算公式,经过对比分析得出：特殊分量法在给定传播方向 的情况下提供了一种更为简单的求取无约束粘弹性各向异性介质中均匀、非均匀波波动参数的方法。采用特殊分量法,推导了粘弹性HTI介质中非均匀波的二维、三维波动参数表达式,并采用数值模型计算,研究了粘弹性HTI介质中非均匀SH波的相速度随非均匀系数D及弹性参数虚部k值的变化规律,结果表明D影响了地震波的相速度大小,但对其方位特性无影响,可见在粘弹性HTI介质中相速度随方位角变化的规律可指明介质的对称轴方向,k值的大小也对相速度的各向异性产生影响,但沿对称轴方向速度大小不变。