基于传播矩阵方法的偏振光传播特性研究

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摘要光波是高频的电磁波，在光和物质相互作用的过程当中，主要起作用的大都是光波的电矢量E，而光的偏振现象则是光的矢量性的体现。所以，通过对电矢量E进行分析，描述斯托克斯矢量、邦加球、琼斯矢量等方法来描述光的偏振特性，从而进一步分析偏振光在传输过程中的矢量特性。归纳前辈对偏振光传输问题的成果，形成此类问题的比较全面的描述方法体系，从不同的角度对光的偏振特性的学习会有帮助，而且对偏振器件的设计也有一定的参考价值。50827

该论文有图11幅，表2个，参考文献16篇。

毕业论文关键词：偏振光琼斯矢量斯托克斯矢量邦加球米勒矩阵

The research for the transmission characteristics of the polarized lights based on transfer matrix method

Abstract

From the point of Wave Optics, light is extremely high frequency electromagnetic waves. In the process of the interaction between light and matter, it is the wave of the electric vector E that the main work to do. And the polarization of the light is the representations of the light vector. So by analyzing the electric vector E, describes the Stokes vector, Poincare sphere and the Jones vector. Introduction of Mueller matrix and Jones matrix, further analyse the transmission characteristics of the polarized lights. Generalize of seniors’s points on the polarized light transmission problems, and forming methodology of more comprehensive description about that problems.It is facilitates understanding of the polarization properties of light from different perspectives. And this also has reference values to designs of polarization devices.

Key Words:Polarized lights Stokes vector Poincare sphere Mueller matrix Jones matrix

摘要 I

Abstract II

目录 III

1 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 研究现状 1

1.3 论文结构安排 2

2 偏振光的矢量分析 3

2.1 光波的偏振特性 3

2.2 琼斯矢量 6

2.2.1 椭圆偏振光的琼斯矢量表示 6

2.2.2 线偏振光的琼斯矢量表示 6

2.2.3 圆偏振光的琼斯矢量表示 7

2.3 斯托克斯矢量 8

2.4 邦加球 10

2.5 偏振态的斯托克斯矢量表示与邦加球表示的关系 12

3 米勒矩阵与琼斯矩阵 15

3.1 米勒矩阵 15

3.2 琼斯矩阵 17

3.3 米勒矩阵与琼斯矩阵的区别与联系 17

4 偏振光的检测和应用 19

4.1 偏振光的简单检测 19

4.2 偏振光的常见测量仪器 20

4.3 偏振光的应用 21

5 总结 22

参考文献 23

致谢 24

1 绪论

1.1 研究背景及意义

无处不在的偏振现象在我们日常生活中扮演着重要的角色‎[1]。但是，偏振现象可能会引起光学系统的性能下降。比如，在偏振仪和椭偏仪，任何残留偏振都将影响到偏振测量的精确度；在干涉仪中，残留偏振的存在会降低干涉条文的对比度；残留偏振对先进的干涉测量仪器的影响更为严重，如雷达、光信号处理器等系统。因此，研究基于传播矩阵方法的偏振光传播特性对于进一步发展和应用光学新型技术有一定的参考意义。