基于LABVIEW的偏振光虚拟实验研究

针对大学物理偏振光试验中偏振光片偏振度较低、波片损坏严重的现实问题,利用Lab-VIEW设计并搭建了虚拟偏振光实验。同时对虚拟偏振光实验进行了讨论和分析,结果表明基于Lab-VIEW的虚拟偏振光实验,能够帮助学生迅速掌握产生和检验线偏振光、椭圆偏振光以及圆偏振光的方法,有助于培养学生的创新能力和科研兴趣。     

一种柱状矢量偏振光的检测与评价方法

针对非均匀复杂偏振光束难以用一种偏振状态描述的现象,提出了一种点对点的偏振光检测方法,该方法能够同时检测光束横向切面内所有点的偏振态,为非均匀偏振光描述提供足够的信息,解决了柱状矢量偏振光光束的质量检测问题。运用这种方法,对已知偏振光束进行验证检验取得了良好的效果,证明了该方法可以作为一种可靠、稳定的方法用对柱状矢量偏振光检测与评价。另外,一些描述柱状矢量偏振光均匀性的参数被重新定义,为柱状偏振光的质量描述提供了量化指标。     

Jones矩阵在偏振光实验中的应用

将Jones矩阵应用于偏振光实验研究,通过偏振光的Jones矢量表示和偏振器件的Jones矩阵,分析了偏振光通过偏振器件后偏振态的变化,准确方便地解释了偏振光实验中的实验现象。     

椭圆偏振光与部分偏振光的实验验证

文献[1-2]指出，椭圆偏振光经偏振片后透射光强的平方根√I对于空间方向角的分布曲√I-θ不是椭圆，只有经适当的数据处理才能给出光振动矢量的空间椭圆轨迹．作为椭圆偏振光的验证性实验，已达到了我们的实验目的．然而，部分偏振光与椭圆偏振光在一定条件下经偏振片后的透射光强可以具有完全相同的空间分布．也就是说，我们不能仅用一个偏振片来鉴别部分偏振光与椭圆偏振光．本文在分析了椭圆偏振光与部分偏振光经偏振片后透射光强的基础上，进一步研究了椭圆偏振光与部分偏振光经1/4波片和偏振片后的透射光强，加深了对椭圆偏振光与部分偏振光偏振特性的理解，指出对偏振光的理解中存在的一些模糊认识，这有利于教学内容的深化．     

两圆偏振光以及线偏振光和圆偏振光干涉图样的衬比度

考察了两束圆偏振光之间以及线偏振光与圆偏振光之间干涉所形成图样的衬比度,并与两束线偏振光之间干涉图样的衬比度进行了比较．指出在非共面多光束干涉中有可能利用圆偏振光以改善干涉图样的整体衬比度,并简要介绍了它在光子晶体制备中的应用．     

不同偏振态光镊三维光阱刚度的比较研究

为了研究激光偏振态对光阱刚度的影响,本文比较了四种不同偏振态光场(方位角偏振光、径向偏振光、线偏振光、圆偏振光)捕获不同尺寸SiO_2微粒的三维光阱刚度.研究结果表明:当SiO_2微粒的尺寸和激光波长相近时,圆偏振光和线偏振光的三维光阱刚度大于径向偏振光和方位角偏振光的三维光阱刚度;而随着SiO_2微粒尺寸的增加,方位角偏振光和径向偏振光的三维光阱刚度大于圆偏振光和线偏振光的三维光阱刚度.此外,实验也表明:使用浸油物镜捕获微粒时,物镜匹配油的折射率和水的折射率不一致引起的球差,会降低系统对物镜数值孔径的利用.通过这些研究工作,可以为不同偏振态光场的测力研究提供一定的指导和参考.     

不同波长的散射介质后向散射光偏振度特性

基于Stockes矢量,通过测量以线偏振光和圆偏振光入射时脂肪乳剂后向散射光的偏振度,研究了532nm、650nm和780nm三个波长的光与散射粒子粒径为325nm的脂肪乳剂溶液作用后,其后向散射光的偏振度特性.研究结果表明,对于入射线偏振光,780nm波长后向散射光中的线偏振光成分多于圆偏振光成分,而532nm波长则相反;对于入射圆偏振光,三个波长后向散射光中的圆偏振光成分均多于线偏振光成分;532nm波长的总偏振度高于650nm和780nm两个波长各自的总偏振度;线偏振光的保偏性优于圆偏振光的保偏性,但偏振光在散射介质中的穿透深度较小.因此,后向散射成像技术适用于物体表层成像,而且选择波长略大于粒径的线偏振光可以提高成像质量.     

关于椭圆偏振光的几点讨论

对椭圆偏振光在直角坐标系中的分解,椭圆偏振光的光强,椭圆偏振光经过偏振片的出射光强,以及椭圆偏振光的"瞬时光强"等几个问题做了讨论.     

如何直接验证椭圆偏振光

对物理实验教材中有关椭圆偏振光实验不能直接验证椭圆偏振光存在的原因进行了分析,提出了可直接验证椭圆偏振光的数据处理方法     

双λ/4波片复合效应与椭圆偏振光的实验验证

利用Jones 矩阵分析双λ/4波片对正入射线偏振光的复合效应,提出了在椭圆偏振光长短轴方位未知、λ/4波片光轴未标出的情况下,验证椭圆偏振光与部分偏振光的实验方法,利用偏振光实验平台进行的测试结果与理论分析相吻合.     

偏振光干涉的琼斯矩阵分析

根据琼斯矢量对偏振光的适用性,应用琼斯矩阵推导出了偏振光干涉的表达式,讨论了几例常见的偏振光干涉现象.     

不同波长的散射介质后向散射光偏振度特性

基于Stockes矢量,通过测量以线偏振光和圆偏振光入射时脂肪乳剂后向散射光的偏振度,研究了532 nm、650 nm和780 nm三个波长的光与散射粒子粒径为325 nm的脂肪乳剂溶液作用后,其后向散射光的偏振度特性.研究结果表明,对于入射线偏振光,780 nm波长后向散射光中的线偏振光成分多于圆偏振光成分,而532 nm波长则相反;对于入射圆偏振光,三个波长后向散射光中的圆偏振光成分均多于线偏振光成分;532 nm波长的总偏振度高于650 nm和780 nm两个波长各自的总偏振度;线偏振光的保偏性优于圆偏振光的保偏性,但偏振光在散射介质中的穿透深度较小.因此,后向散射成像技术适用于物体表层成像,而且选择波长略大于粒径的线偏振光可以提高成像质量.     

获得偏振光的方法

介绍了用反射、折射及干涉等方法获得线偏振光、椭圆偏振光和圆偏振光的方法 ,并从原理、实验及生产工艺等方面进行了说明     

利用C切钒酸钇晶体产生轴对称偏振光

研究了利用高双折射的c切钒酸钇(YVO4)晶体产生轴对称偏振光(包括径向偏振光和角向偏振光)的原理和实现方法,搭建了轴对称偏振光产生及定性测量平台。实验结果表明,当输入光为圆偏振光时,输出光为偏振态关于中心对称、强度均匀分布的轴对称偏振光;当输入光为线偏振光时,输出光偏振态关于中心对称,强度沿圆周呈余弦分布。轴对称偏振光在光操纵、材料加工和高分辨率显微测量等领域具有广泛的应用前景。     

三维空间中的偏振光导航方法

提出了偏振光/GPS/SINS组合导航方法。推导了偏振光辅助测姿原理并进行了仿真验证。提出了多模块改善能观度的方法。采用联邦卡尔曼滤波方法实现了组合导航算法,利用Matlab仿真方式分别对使用单偏振光模块和多偏振光模块的组合导航系统的测姿修正效果和能观度改善效果进行了检验。结果表明偏振光辅助测姿方法的引入能够大大改善导航系统的能观度和精度,非平行观测的多偏振光模块可以进一步提高系统性能。     

油雾扩散过程中浓度对偏振激光传输特性的影响

针对大气环境中粒子浓度对激光传输过程的影响问题,以油雾粒子为研究对象,利用油雾粒子在扩散过程中产生的非均匀环境,进行了偏振激光传输的半实物仿真实验。实验采用532 nm激光器,分别研究了水平线偏振光、45°线偏振光以及左旋圆偏振光在油雾扩散过程中偏振态的变化情况。利用粒度仪对扩散环境进行了量化标定。实验结果表明:在油雾扩散过程中,浓度越高,偏振度变化的随机性越大,圆偏振光的保偏性优于线偏振光。在相同浓度下,0°线偏振光对偏振态的保持性要优于45°线偏振光。在浓度极高的情况下,体积浓度为2 mg/L及其以上时,线偏振光与圆偏振光的保持性趋向一致。     

基于LabVIEW的光偏振态转换及检测仿真设计

利用LabVIEW软件设计了光偏振态转换以及检测的仿真系统,该系统可实现线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光、非偏振光和部分偏振光的电场振动面的实时显示,并且能够准确仿真出半波片、1/4波片以及偏振片等偏振转换器件对光偏振状态的转换,最后还能实现偏振光的强度检测仿真.     

烟雾浓度对偏振光传输特性的影响

针对烟雾环境中烟雾浓度对偏振光传输特性的影响问题,采用烟煤粒子作为研究对象,分别研究了水平、垂直、+45°方向线偏振光及左旋、右旋圆偏振光经不同浓度介质传输后偏振度(DOP)的变化情况。采用蒙特卡罗方法建立仿真模型并对偏振传输理论进行分析。根据实测中浓度条件的不可控因素,采用光学厚度表征浓度,从仿真与室内实验两方面验证浓度对偏振光传输特性的影响。结果表明,偏振光入射时,偏振度随介质浓度的增加不断下降;水平、垂直、+45°线偏振光入射时,不同线偏振光偏振度随浓度的变化趋势大致相同;圆偏振光入射时,左旋、右旋圆偏振光的变化趋势基本一致;介质浓度较低时,圆偏振光偏振度随浓度的变化与线偏振光大致相同,而介质浓度较高时,圆偏振光的偏振度始终大于线偏振光,表明圆偏振光在高介质浓度、低能见度条件下具有更好的保偏能力。     

基于玻璃片的偏振光路的研究

为解决激光偏振光能量利用率低的问题,利用布儒斯特原理设计了一个简单的获取偏振光的实验光路.通过玻璃片将非偏振光分束,使产生的s偏振光经晶体旋光至与p偏振光平行,再通过偏振片进入探测系统.给出了在该系统下玻璃片数m与系统参数的关系,计算了在使用不同型号玻璃下的光能利用率最大时的片数及透光率,同时进行了实验研究.结果表明,在使用普通玻璃情况下偏振光的利用率可以比单纯使用偏振片高10%左右.     

干涉条纹移动的偏振法

本文根据二个椭圆偏振光场进行的理论分析,着重讨论了两个相互正交的圆偏振光(左旋和右旋〕场和一个椭圆偏振光与线偏振光场的特点,以此为基础讨论了干涉条纹移动的偏振法。