磁场中双折射光纤的琼斯矩阵等效模型

采用延迟器与旋光器的串联模型, 研究磁场中双折射光纤的偏振传输特性, 将它们的琼斯矩阵按照两种不同的顺序级联相乘, 导出了两种等效模型中等效相位延迟量、等效快轴方向和等效旋光角的解析表达式。研究发现, 当光纤同时具有线双折射和圆双折射时, 单位长度的等效相位延迟量并不等于其固有的线双折射, 等效旋光角也不等于其法拉第旋转角, 它们同时都与光纤的固有线双折射和磁场引起的圆双折射相关联。且在不同级联顺序的两种等效模型中, 等效相位延迟器的快轴方向都不与光纤的双折射主轴重合, 而是分别向两个相反的方向偏移一定的角度, 偏移角为等效旋光角的一半。     

共孔径偏振耦合分光的旋转四分之一波片相位补偿技术

 在地平式折轴望远镜中开展自适应光学激光导星实验，研究了共孔径发射接收信标激光束偏振耦合分光效率随望远镜方位角和天顶角变化的补偿技术。提出了一种由四分之一波片和法拉第旋光器构成的相位补偿器，通过旋转四分之一波片以实时补偿由于望远镜旋转导致的光路相位延迟量的变化。数值计算表明，望远镜处于任意方位角和天顶角位置时，通过1°步长旋转四分之一波片，可使补偿后的偏振分光效率理论上达到99.90％以上。实验从原理上定性地验证了该方法的有效性。只要测量出镜面的相位延迟，便可计算得到望远镜处于不同方位角和天顶角情况下有效补偿所需的四分之一波片旋转角度，据此可建立实用的旋转波片偏振补偿装置。     

双光楔旋光退偏器的Mueller矩阵分析

退偏度是衡量退偏器性能的主要参数.为了提高双光楔旋光退偏器的退偏性能,应用平均Mueller矩阵推导出双光楔旋光退偏器退偏度的理论表达式,并利用平均Mueller矩阵和斯托克斯矢量建立了退偏器偏振度与相关参量间的关系.通过对一阶贝塞尔函数求解,理论上就退偏器的退偏性能进行了解释.退偏度的大小与入射光的波长、光瞳半径、退偏器的结构角等参数有关.在Matlab软件环境下对理论结果进行了模拟计算.模拟计算结果表明:波长越短退偏越容易,在一定范围内适当增加光瞳半径或结构角可以提高退偏效果.理论结果与相应的实验结果相一致,证明了理论分析的正确性.为退偏器的优化设计、生产及使用提供了理论基础.     

液晶磁致旋光的研究

利用矩阵方法分析了液晶的旋光效应，导出了液晶旋光的矩阵表示. 利用JG-3型连续可调谐磁场仪搭建实验装置，红外1350 nm激光器做光源，测量了偏振光通过磁场作用下BL-009型向列相液晶的旋光角，详细分析了磁场对液晶旋光性能的影响. 通过实验测试，对液晶的阈值磁场强度进行了讨论，同时对实验结果进行了理论上的分析，得出了液晶旋光角随磁场与液晶盒表面夹角而变化的结论，验证了液晶分子轴的旋转方向与磁场的方向无关，这为更好的研究液晶的特性以及液晶器件的设计具有重要的参考价值. 关键词： 液晶 矩阵 磁致旋光     

偏光器件的Jones矩阵研究

利用Jones矩阵分析了双λ/4波片对正入射线偏振光的复合效应,结果表明:当入射线偏振光光矢量与第一只λ/4波片的快(慢)轴方向成π/4角时,出射线偏振光光矢量相对入射光光矢量转过的角度只与第二只λ/4波片的快轴与入射光光矢量方向的夹角有关;分析研究了线偏振元件的Jones矩阵,给出了判断偏振态和获得左、右旋圆(或椭圆)偏振光的方法。     

一种提高1/4波片相移量测量精度的方法

提出了一种新颖的，在已知四分之一波片快轴方向的情况下，利用两个偏振片和一个三棱镜来提高波片相位延迟角测量精度的简便方法，给出了对该方法的理论分析与不确定度公式，并给出了应用实例.此方法的主要优点是可以提高测量精度，并且操作简单，容易实现.     

反射式光学电压互感器光路建模及偏振误差分析

光路系统的偏振误差极大地制约着准互易反射式光学电压互感器的准确度.借助琼斯矩阵,建立了分立光学器件及光纤熔接点的传输模型,推导出完整的电压互感器光路系统的数学模型.以此模型为基础,对电压互感器中的偏振误差进行了仿真分析.结果表明：光源偏振度、起偏器消光比及起偏器与相位调制器的对轴角度主要影响系统的检测灵敏度|法拉第准直旋光器的旋光角度、法拉第准直旋光器与BGO晶体的对轴角度误差是主要的偏振误差源,影响系统的测量准确度及稳定性|根据电子式电压互感器IEC60044-7 0.2S级标准,法拉第旋光角度误差应该小于1.6°,旋光器与BGO晶体对轴角度误差小于1.85°.该研究对准互易反射式光学电压互感器光路设计和误差抑制具有一定的参考价值和指导意义.     

双折射晶体中旋光效应的耦合波理论

与传统的旋光效应理论不同，采用三阶赝张量κ⁽²⁾_jkl描述旋光现象，并将相关的电极化强度作微扰处理，直接从Maxwell方程组出发推导出了双折射晶体中自然旋光效应的耦合波方程组并得到解析解.该解析解包含了已有的旋光效应宏观理论结果，可方便地用于描述任意偏振态的单色光波在任意点群的双折射旋光晶体中沿任意方向的传播行为.最后，以石英晶体为例,通过对出射光波的偏振态分析，研究了波矢失配对旋光效应的影响. 关键词： 耦合波理论 旋光效应 非线性光学     

快速测量扭曲向列相液晶盒盒厚

提出了一种利用圆偏光仪测量扭曲向列相液晶盒盒厚的新方法,即:圆偏光仪组成为两端是一对起偏器和检偏器,中间放置一对四分之一波片.起偏器和检偏器平行或垂直放置,其中一个四分之一波片的快轴和起偏器透光轴成45°,另一个四分之一波片的快轴和起偏器透光轴成－45°.液晶盒样品直接插入到两四分之一波片中间,无需调整方向.不同于旋转液晶盒或偏振片寻找输出光强最大值或最小值的方法,圆偏光仪测量盒厚不需要旋转任何光学元件或液晶盒观测输出光强的变化,只需要观测检偏器在平行和垂直方向的两个强度值,能够实现快速测量,简洁而且有效.     

波片相位延迟量精密测量新方法

利用旋转波片的偏振干涉技术，结合机械－光学旋光调制器对光相位的调制，通过判断方波信号的有无，可精密地确定被测定片相位延迟的数值，机械－光学旋光调制器的使用，大大简化被测样品和测试装置中四分之一波片光轴方位的调整，也显著地提高了装置测量的灵敏度和波长测量范围，对环境不作特殊控制，依据本方法建立的测试装置的相对测量误差可小于千分之五。     

基于波传播法的周期复合板振动带隙衰减特性研究

运用波传播法对有限和无限周期对边简支复合板的振动带隙衰减特性进行了研究.在建立相邻板结构边界连续方程的基础上, 分别运用传递矩阵和Bloch定理建立了有限和无限周期复合板的耦合运动方程, 并详细对比分析了有限和无限周期复合板带隙衰减特性的关联关系.研究表明: 周期板结构的振动带隙频率范围与激励方式和激励位置是相关的, 若周期复合板在宽度方向按某阶模态进行线激励, 则该激励下的振动带隙与无限周期复合板在该阶模态下的振动带隙是一致的; 若周期板在点激励作用, 则该点激励下的振动带隙是参与振动的各阶模态振动带隙的交集. 此外, 还进一步研究了结构阻尼对振动衰减带隙的影响. 关键词： 周期复合板 带隙衰减特性 波传播法 结构阻尼     

Refined theory for flexural motions of isotropic elastic plates

A technical theory for the flexural motions of isotropic elastic plates has been developed, taking into account the influence of transverse normal strain and transverse normal stress, together with rotatory inertia and transverse shear. The theory is tested by studying the classical wave propagation problem and results indicate the influence of the transverse normal strain on the wave speed at large values of $\text{h}\text{λ}$. In addition, a constant magnitude for the shear coefficient $\text{κ}{}^2\text{=}\text{5}\text{6}$ is obtained, which is in contrast to an undetermined coefficient form in previous flexural motion formulations but consistent with the value obtained in the Reissner static technical theory of plate bending.     

波片对偏振激光干涉仪非线性误差的影响

利用琼斯矩阵理论,研究了基于偏振移相技术的激光干涉仪中1/4波片和1/2波片的非理想因素导致非线性误差的产生机理和变化规律.理论研究表明:在导致波片处于非理想状态的各个因素中,干涉仪中两个1/4波片的差模延迟角误差Δεq所产生的恒定偏置误差和接收装置中1/4波片的延迟角误差εq3所引起的一次谐波非线性误差,是组成干涉仪非线性误差的最主要的两个部分;波片各种误差源非理想因素导致的非线性误差在小误差情况下经线性叠加后由干涉仪最终输出.     

腔内波片产生的Nd∶YAG激光纵模分裂规律研究

简要介绍了激光纵模分裂的基本原理，研究了腔内含有1个和2个1/4波片时产生Nd∶YAG激光纵模分裂的规律。实验结果表明：在1064nm Nd∶YAG激光的腔内放置一个1/4波片时，每一激光纵模分裂为2个正交的线偏振模，在波片表面垂直于激光光线的条件下，纵模分裂量（即频率差或波长差）恰好等于激光纵模间隔的一半；当在Nd∶YAG激光腔内沿垂直光线方向平行放置2个1/4波片时，也能产生纵模分裂现象，其纵模分裂量取决于2波片快（慢）轴之间的夹角。在0°～ 90°范围内调节角度，可使纵模分裂量在一个激光纵模间隔内线性调谐。实验结果与理论分析相吻合。     

Improvement of the sensitivity of measurements in the formation of holographic interferograms of wedge plates

We consider the method for improving the sensitivity of measurements in the formation of aberration-free interference images of wedge plates, which do not require a priori knowledge of the position of the wedge edge. It is shown that the sensitivity in the measurement of the wedge angle in real time interferometry is doubled in the case of recording on the reference hologram of the wedge plate followed by its reconstruction by the object light wave that has passed through the wedge plate rotated through 180° relative to the normal. It turns out that recording of a pair of holograms of the wedge plate, one of which is the image of the wedge plate turned through 180° relative to the normal to the plate, makes it possible to increase the sensitivity of measurements by more than an order of magnitude by eliminating the systematic components of measuring errors due to complete compensation of aberrations. The results of experimental testing of the method are considered.     

Simple method for simultaneous determination of the phase retardation and fast axis of a wave plate

A simple method for simultaneous determination of the phase retardation and fast axis of a wave plate is presented. In this method, double light path compare system is adopted to achieve better accuracy. In the main optical path, laser beam passes successively through a polarizer, a wave plate to be measured, an analyzer, and then is incident on a detector. In the reference optical path, another detector is used to monitor the fluctuation of the light source. With rotation of the wave plate, the maximum and minimum output light intensity, rotation angle of the wave plate are detected in the main light path; corresponding light intensity are simultaneously detected in the reference light path. Based on the light intensity and the rotation angle, the phase retardation and fast axis of the wave plate can be determined simultaneously. The main advantage of this method is its simplicity of apparatus, easy operation, low cost, and high accuracy. We believe that the method reported in this paper should be a useful approach to measure a wave plate without requiring any complex and expensive components.     

测量石英晶体光轴方向厚度的光谱分析法

基于石英晶体的旋光色散原理,提出了一种测量石英晶体光轴方向厚度的光谱分析方法。利用光学矩阵方法对测量原理进行了分析,指出通过测量由两个正交的偏光镜和待测石英晶体所组成的系统的透射曲线就可以精确计算出待测石英晶体的厚度。在实验的过程中进行了误差分析,分析表明选取长的测量波段、低的扫描速度、短的响应时间和小的狭缝宽度都有利于提高测量精度,并从理论上证明所得厚度的精度高于电子数显千分尺的测量精度。利用三种不同的方法对两块不同厚度的石英晶体进行了测量,测量结果表明利用提出的方法所得厚度的精度可以达到0.1μm,与理论分析的结果相一致。     

Vibrations of annular plates including the effects of rotatory inertia and transverse shear deformation

An investigation of the natural vibrations of isotropic annular plates of uniform thickness has been made by considering the effects of rotatory inertia and shear deformation. The frequency determinantal equations are derived in explicit form for nine sets of common boundary conditions. Numerical results for the frequency parameters of annular plates having various thickness ratios and inner to outer radii ratios have been obtained. The results are compared with those given by the classical plate theory wherever possible. Among the effects of transverse shear deformation and rotatory inertia, the effect of shear deformation has been found to be more prominent.     

双折射双频激光器输出光偏振特性的实验研究

报道了双折射双频激光器输出光偏振特性的实验研究，实验发现双折射双频激光器两端输出的线偏振光的偏振方向并不一致，而相互有一定的旋转角度，实验也再次证明了激光器输出的是正交线偏振光，而不是晶体本征模的椭圆化了的偏振光。     

Free vibration of skew Mindlin plates by p-version of F.E.M.

Accurate natural frequencies and mode shapes of skew plates with and without cutouts are determined by p-version finite element method using integrals of Legendre polynomials for p=1-14. The hierarchical plate element is formulated based on Mindlin's plate theory including rotatory inertia effects and based on a skew co-ordinate system. Non-dimensional frequency parameter and mode shapes are presented for a range of skew angle (β), aspect ratio (a/b), thickness-width ratio (h/b), cutout dimensions and different boundary conditions. The results were verified by comparison with those available in the open literature.