圆偏振光在手征负折射材料表面的反射和极化特性研究

从理论上分析了圆偏振光入射到手征负折射材料表面的反射与透射特性,给出了归一化反射透射功率与入射角的关系曲线以及布儒斯特角与手征参数之间的关系曲线.当入射角大于两个本征波的临界角时,全内反射现象发生.由于手征负折射介质中的一个本征波发生了负折射,右旋或左旋圆偏振光入射时反射波的极化态有着与常规介质完全不同的特性,以布儒斯特角入射时反射光都为线偏振波但极化方向并不相同.     

布儒斯特角法测量金属薄膜折射率并解释不消光现象

根据布儒斯特角原理对磁控溅射的铜膜样品进行了折射率的测量,实验发现当p偏振光以布儒斯特角入射时,反射光并没有完全消光.从理论上、通过数值计算分别论证了金属薄膜折射率的虚部、薄膜界面多次反射等因素的影响,并与实验结果比对得到符合的结果.     

数值模拟在布儒斯特定律教学中的应用

光的偏振是大学物理光学部分的重要内容,光的偏振特性被广泛应用于生物检测和传感等领域.以布儒斯特定律为例,展示了数值模拟在光的偏振部分教学中的应用.利用基于有限元分析法的Comsol软件,论文首先通过数值模拟清晰地呈现了自然光和线偏光以布儒斯特角入射时在两种不同介质表面的反射和折射特性;进而通过在棱镜表面镀高低折射率交替的多层介质膜的方式实现了偏振光分束.借助数值模拟,学生能更好地理解相关知识,同时还学会利用数值模拟拓展相关知识的应用.     

关于自然光在两种介质分界面上反射和折射时的偏振特性讨论

分析光在两种介质分界面上反射和折射时的偏振性质,对于以布儒斯特角入射时折射光的偏振特性,一些文献中有不同的解释.本文从理论上详细分析了自然光在分界面上反射光和折射光的偏振特性,并进一步探讨了偏振度的变化规律及影响因素,对此问题做出了很好的解释.     

双色激光偏振演示实验

利用红色和绿色激光束产生2束偏振方向分别平行及垂直于入射面的偏振光,再混合为1束光.通过缓慢改变光束的偏振结构及其与入射透明介质的夹角,使反射与透射光斑颜色及明暗发生变化,演示了马吕斯定律、菲涅耳关系和布儒斯特定律等光的偏振性质.     

转换反射中光自旋霍尔效应的自旋堆积方向

从理论上和实验上研究了转换反射中光自旋霍尔效应的自旋堆积方向的方法,建立了描述光束在空气-棱镜界面反射的自旋堆积模型,揭示了横移与光束入射偏振角的定性关系。研究发现,当入射角小于布儒斯特角时,随着入射偏振角的逐渐增大,自旋堆积的方向发生反转。而当入射角大于布儒斯特角时,自旋堆积的方向不再随入射偏振角的变化而反转。结果表明,在光束入射角为确定值且小于布儒斯特角的情况下,可以通过调控光束的入射偏振角转换自旋堆积的方向。转换自旋堆积方向的研究为有效调控光自旋霍尔效应提供了新的途径。     

纳米ZnO薄膜的反射及偏振特性研究

用电子束蒸发镀膜法制备了纳米ZnO薄膜．通过测量其X射线衍射谱,计算出纳米ZnO颗粒的平均粒径大小为30nm．实验研究了纳米ZnO薄膜的反射和偏振性质,结果表明：当振动方向平行于入射面的线偏振光（简称P光）入射纳米ZnO薄膜时,不存在严格意义上的布儒斯特角,但对于入射角却存在一个临界角β．当入射角小于β时,反射光的振动面随着入射角的增大向左旋转;当入射角大于β时,振动面转而向右旋转;当振动方向垂直于入射面的线偏振光（简称S光）入射纳米ZnO薄膜时,反射光的振动面始终向左旋转．     

根据布儒斯特定律确定偏振元件的透光轴方位

本文提出了以布儒斯特角反射偏振为基准精确确定偏振元件透光轴方位的方法。分析表明,透光轴定位精度高于±0.15°。     

反射光偏振特性分析与物体形状的测量

基于反射光偏振特性,提出了利用图像处理技术测量透明物体三维形状的理论和方法.分析了物体表面反射光的偏振特性,表明自然光在经透明物体表面反射后,反射率随光的振动方向不同而不同,即反射光表现出部分偏振光的特性.研究了强度反射率与入射角以及光强与偏振片方向之间的函数关系,得到了光强大小与入射面方向的关系;根据偏振度概念并结合菲涅耳公式和折射定律,建立了偏振度和入射角之间的表达式,可求得物体表面法线方向,进而得到透明物体的形状.研制了光学实验平台,获得了物体反射光的偏振图像,经过图像处理,获得了被测物体的三维形状.实验结果表明,这种方法对透明物体形状测量是有效和实用的.     

布儒斯特角附近的透射光栅传输特性

 减小光栅表面的反射率以得到更高的衍射效率是目前光栅设计与制造中需要解决的重要问题之一。提出利用偏振光沿布儒斯特角入射时具有的特性来实现降低光栅表面反射率的方案,介绍了这种方案的物理模型,并利用严格耦合波分析法进行了模拟计算。计算结果显示,对入射光为TM偏振,波长0.35 μm,当光栅周期较长为2.80 μm时,以布儒斯特角入射的光波,它的表面反射被大大抑制;当光栅周期较短为0.21 μm时也有类似的结论,并且透射光的一级衍射效率极大值出现在刻槽深度为3.50 μm处附近,衍射效率大于95%。     

光波在左手材料中的菲涅尔公式和布儒斯特定律

根据Maxwell的电磁场理论,推导出单色平面光波入射到介电常量和磁导率分别为ε1、μ1和ε2、μ2的两种介质时的菲涅耳公式和反射率及透射率的普适表达形式.对于ε2<0 和,μ2<0的左手材料,普适菲涅耳公式同样适用.研究了光从右手材料入射到左手材料时反射和折射的特性,给出了反射光为全偏光时布儒斯特角应满足的条件,此条件说明,在左手材料中布儒斯特角不但与折射率有关而且与磁导率有关.     

界面反射光的偏振态分析

首先利用菲涅尔反射公式,给出界面反射光s分量和p分量的光强反射率公式.然后分析并推导出自然光和部分偏振光分别入射介质界面时,反射形成的部分偏振光偏振度的一般表达式.对反射光偏振度的模拟分析表明,当自然光入射时,随入射角增加反射光的偏振度先增大后减小.当部分偏振光入射时,若Is>Ip,随入射角增加反射光的偏振度也是先增加...     

用于ICF的光栅特性

针对透射光栅的减反射技术、ICF系统使用的多用途光栅的性质以及部分相干光在光栅中传输的特性等方面进行了详细的分析和模拟计算，较为系统的研究了用于ICF的光栅特性。针对透射光栅的表面反射不利因素，将光栅的工作角度设置到布儒斯特角附近，利用光束成布儒斯特角入射具有的特殊性质可以达到减反射的目的。计算结果显示，对长周期的透射光栅，将其设置到布儒斯特角附近工作能降低光栅的反射率，特别是总反射率可以明显降低。ICF系统中的色分离光栅可以考虑试用这种方案减反射；对周期在波长附近的短周期光栅也能实现减反射，并能保证更高的一级衍射效率，但布儒斯特角的设置使得TM入射波的一级衍射效率的极值出现在光栅刻槽深度为102的地方，相对TE波，其深度周期被大大推迟，在实际应用中应综合考虑。     

基于内腔布儒斯特双轴锥棱镜的掺镱光纤激光器的径向偏振模振荡

实验采用一个内腔布儒斯特双轴锥棱镜,在掺镱多模双包层光纤激光器中实现了径向偏振光振荡,并在长2 m的增益光纤中获得了高达6.2 mW的功率输出.研究揭示了从光纤激光器振荡中获得径向偏振光的新途径.然而,该激光器输出的径向偏振光的光强分布并不很均匀,且偏振消光比较低,需要进一步改进.     

涡旋光束在反射中的正交偏振特性研究

本文从角谱理论出发建立了涡旋光束在空气-玻璃界面反射时的傍轴传输模型, 并研究了反射过程中诱导产生的正交偏振效应. 当一水平偏振涡旋光束以不同角度入射时, 反射光束的正交偏振分量呈现出类似于一阶厄米-高斯模式的双峰强度分布, 而水平偏振分量强度分布呈现与入射光束相似的分布, 且只在布儒斯特角附近入射时才现出与正交偏振分量垂直的双峰分布. 对于任意线偏振入射光, 其正交偏振分量的偏振方向不再垂直于入射时的偏振方向, 而是与反射光束的中心波矢垂直, 此时正交偏振分量出现有趣的旋转特性, 其物理原因归结于任意线偏振光入射时所对应的水平与垂直偏振分量的反射系数不同. 最后进行了相关实验验证, 发现实验结果与理论分析符合得较好. 关键词： 正交偏振 涡旋光束 任意线偏振     

再论各向异性单轴晶体的布儒斯特角

从各向同性介质和各向异性单轴晶体界面间的菲涅耳公式出发,进一步研究了当自然光从各向同性介质射向各向异性且光轴任意取向的单轴晶体界面上时,其反射光成为垂直入射面的线偏振光时所对应的入射角,即布儒斯特角是否存在的问题,并对该问题进行了较全面的论述,计算了相应条件下的布儒斯特角和有关参量的数值,得到了正确的结论,同时也指出了某些文献在论述该问题时的不妥之处.     

偏振在多角度遥感中的太阳耀光消除的应用

在进行水色遥感时,水面的镜面反射产生的太阳耀光,影响水体信息的提取和利用。以前的研究表明,当入射角为水体的布儒斯特角时,偏振可以消除太阳耀光,但是这种方法条件过于苛刻,现实中很难实现。针对这种情况,推导了自然光入射到水面后其反射光的偏振状态以及光线入射角与水体偏振度的关系。理论上证明了以非布儒斯特角入射时偏振消除太阳耀光的可能性,计算了从各个角度入射到纯净水体表面太阳耀光剥离的程度,实验验证了结论。     

光在双轴晶体表面的反射与折射

介绍了光在双轴晶体表面反射、折射问题的求解方法.用该方法可以方便精确地计算晶体任意取向下光从任意方向入射时折射光的折射率、偏振态、波矢方向、能流方向. 推导了反射光、折射光的振幅和能量的计算公式. 并以KTP晶体为例，给出了数值计算的结果. 关键词： 双轴晶体 双折射 菲涅耳公式 布儒斯特角     

吸收介质界面上反射高斯束的角位移

给出高斯入射束反射时角位移直接计算式，适用于任意入射角和反射介质有吸收的情况。计算式在布儒斯特角上不存在发散困难，对于Ｐ偏振和Ｓ偏振均适用，只要令ｇ１＝ｎ１，ｇ２＝０计算所得即为Ｓ偏振的角位移。     

基于野外测量研究植被冠层偏振光谱反射特性

植被冠层反射太阳光会产生部分偏振光,这为偏振遥感探测提供了信息源。利用地基平台开展野外偏振测量是非常重要的研究,它不仅能获取植被冠层本质的偏振反射特性,而且还可以与机载或者星载平台数据进行匹配;虽然研究者们已经通过机载或者星载偏振探测器获取了大量植被冠层的偏振反射信息,但是关于地面植被冠层偏振反射分布特性的研究却很少。因此,为了详细研究植被冠层的偏振反射特性,基于野外多角度高光谱偏振测量与偏振反射物理机制,分析了植被冠层偏振光谱特性及其偏振反射分布特性;随后,反演了两种偏振模型的参数,将测量值与模拟值进行对比分析。研究结果发现,植被冠层的偏振反射具有明显的各项异性特征,而且与波长之间存在微弱的关系;同时,偏振模型可以很好地模拟植被冠层的偏振反射信息,可以作为研究植被冠层的理论依据。该研究测量的偏振反射信息与模型计算值之间呈现良好的吻合性,既描述了植被冠层偏振反射分布特性,又证明模型的有效性和测量结果的准确性。对植被冠层偏振特性的详细研究,不仅有助于完整地解释植被冠层与电磁波之间的辐射响应特征,而且对于偏振遥感对地观测以及地表偏振信息对大气偏振信息的研究也具有重要科学价值。