高量级光衰减时对线偏振片组衰光系数的研究

利用琼斯矢量法推导实际偏振片的琼斯矩阵和两片偏振片组的透射光强表达式和衰光系数表达式.通过计算说明,在高量级光衰减时用马吕斯定律计算偏振片的衰光率存在一定误差.因此,该衰光系数表达式可作为马吕斯定律实际运用时的修正式.依据该理论推导得出两偏振片组的最大衰光率为2ε2,并得到三偏振片组的关于θ2的透射光强表达式.该式以及相应实验表明在θ1,θ2=90°,135°和90°,315°时最大衰光率可达到2ε4.     

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．     

立体图形的简单演示

我们大家知道，光具有偏振性，如一束光的光振动在同一个方向上，我们就把这束光叫做线偏振光．利用偏振片能产生、鉴别线偏振光，当一束光通过一偏振片后就变成了线偏振光，该线偏振光的光振动方向叫做该偏振片的偏振化方向；当一束线偏振光通过一偏振片时，如线偏振光的光振动方向与偏振片的偏振化方向相同，通过的光最强，如线偏振光的光振动方向与偏振片的偏振化方向垂直，通过的光最弱．偏振片在立体电影的放映中起了重要作用． 立体电影的原理可简述如下：在拍摄立体电影时，人们用左右两台固定在一起、相距一定距离的摄影机（模拟人…     

应用太赫兹焦平面成像方法研究氧化镁晶体在太赫兹波段的双折射特性

高效可集成太赫兹波片和偏振片是重要的太赫兹光学元器件.由传统的石英晶体及液晶等材料制作的太赫兹波片和偏振片由于其对太赫兹光响应度低并难于集成而难以应用于太赫兹集成光学领域.为了寻找用以制备高效可集成太赫兹偏振元件的材料,本工作应用太赫兹焦平面成像方法研究了晶向的氧化镁晶体对太赫兹波段圆偏振光偏振态的影响.通过实验观察到氧化镁晶体可以使入射的圆偏振光转化成为线偏振光.为了进一步验证氧化镁晶体对太赫兹光相位的影响,还应用透射式太赫兹时域光谱系统测量了氧化镁晶体在太赫兹波段的寻常光和非寻常光的折射率.通过对比氧化镁晶体中寻常光和非寻常光的位相差,证明氧化镁晶体在太赫兹焦平面成像实验中起到了1/4波片的作用.这一结果表明氧化镁晶体是一种制备太赫兹频段可集成波片及其相关偏振器件的重要材料.     

自制教具演示光的偏振方向

在传统教学演示实验中,使用起偏器和检偏器演示光的偏振现象只能获得2个偏振片的相对偏振方向.当偏振方向平行时,透射光的强度最大;偏振方向垂直时,透射光的强度最小.借鉴矢量偏振光的性质,自制了径向偏振片代替起偏器,根据透射光的强度分布可以直接观察到光的偏振方向.     

环形光束锥形衍射出射光场偏振特性及光场调控

环形光束的锥形衍射效应对于微粒的操控具有重要的应用价值.本文建立了环状高斯光束的锥形衍射模型,并基于Berry理论给出了线偏振态下环形光束锥形衍射出射光场的计算公式.理论仿真了环状光锥形衍射出射光场的偏振特性,得出环光锥形衍射出射光场的内、外亮环具有相互正交的偏振分布特性.搭建了线偏振态下环状高斯光锥形衍射的实验系统,实验验证了出射光场的偏振特性.针对环形光束锥形衍射出射光场具备的偏振特性,设计了一种组合偏振片,理论和实验研究了该组合偏振片对环光锥形衍射出射光场的调控.结果表明,随着组合偏振片方位角的变化,锥形衍射出射光场的内、外环强度发生周期性的变化.     

基于琼斯矩阵的FIR晶体光滤波器设计方法

FIR晶体光滤波器由夹在两个偏振片之间的N个厚度相同的晶片构成,设计过程中需要根据要求的频率响应求出各个晶体波片的光轴方向和输出端偏振片的通光方向.提出了一种基于琼斯矩阵的反向递推设计方法.FIR晶体光滤波器的琼斯矩阵是各个晶片以及偏振片琼斯矩阵的乘积,利用这一关系可以建立简单的反向递推关系,并计算出与输出偏振分量对应的正交偏振分量,通过迭代运算确定所有元件的角度参数.实例设计的结果与使用其它方法得到的结果一致,设计过程简单.     

色偏振演示实验的改进

目前在大学物理课程中讲授偏振光干涉时，都少不了要随堂演示色偏振实验．但基本上都以改变晶片厚度来形成干涉彩色图象．本文采用改变晶片折射率的方法来演示色偏振现象，这一方面可开拓，学生研究问题的思路，另一方面使物理实验和实际应用能紧密结合起来．一、平行的平面编振光的色偏振原理偏振光干涉实验装置如图1所示．当二块平行放置的偏振片M和N互相正交，且未引入晶片C时，没有光能通过偏振片N，当引入一个光轴平行于晶面的晶片C后，则在偏振片N后的视场中可见到光．若光源为白光，且为平行光，则对一定厚度的晶片C，出射的光呈…     

光偏振片和波片的综合设计实验

为加深学生对光偏振态的理解,提出了利用偏振分光镜、二分之一波片和偏振片等光学偏振元件,进行综合实验的设计方案。利用偏振分光镜,分离出p光和s光;旋转二分之一波片或偏振片,入射光的振动方向发生变化,p光和s光光强随之改变。此实验能加深学生对光偏振知识的理解,提高学生运用光学原理和光学器件解决实际问题的能力。     

TracePro在“光的偏振实验”中的应用

为提高光的偏振实验教学效果和教学质量,在教学中引入专业的光学设计软件--TracePro,利用该软件仿真了光的双折射过程和现象,以及偏振片的原理;建立光的偏振实验系统实体模型,完成光的偏振态判断实验;仿真光通过波片后的偏振态转换现象;验证马吕斯定律,并仿真了多层介质膜对光的分离和旋光现象.结果表明该方法可以提高教学效率,激发学生探索科学的主观能动性,仿真结论与理论推导和实际实验结果一致.     

光的偏振特性在机动车安全驾驶中的应用

根据光的偏振特性,利用偏振片制作机动车前大灯和偏振片眼镜,实践证明,可以提高机动车夜间行车的安全性.     

偏振调制光学乘法器的设计与实验

设计了一种偏振调制光学乘法器,以2个空间光调制器分别表示2个二进制乘数,让准直的偏振激光束依次通过2个空间光调制器进行各位求积,使得出射的线偏振光通过不同偏振方向的偏振片,对二进制各位的光强进行不同程度的衰减,对衰减后的光功率进行累加得到乘法结果.以2个3位二进制数乘法运算为例进行实验,验证了系统的可行性.     

小资料

彩色调制器件 制成滤色器的方法很多。所谓彩色调制器件,是用控制透明材料双折射的方法得到的可变滤色器。把双折射晶体夹在两块偏振片间,便能看到彩色。这是因为光通过双折射介质时,分成偏光面互相正交,折射率不同的两束光。其原理如下:使偏振片正交,双折射晶体位于对角线上,引入波长为λ的单色光时,通过这个系统的光强度表示成下式:     

多线阵分焦平面型偏振遥感探测系统的标定

为满足偏振遥感系统对探测精度的要求,采用多线阵分焦平面型偏振探测系统分析了消光比对偏振探测精度的影响,并构建了偏振辐射传递模型。介绍了分焦平面型偏振仪器的结构,结合国内外微型偏振片的加工技术,采用多线阵微型偏振片替代微偏振片马赛克阵列的探测方法分析了金属线栅微偏振片消光比对偏振探测的影响,推导了光学系统及非理想偏振片的偏振传递矩阵,根据偏振辐射传递理论构建了偏振探测系统的校正模型。基于校正模型制定了相应的参数标定方案,为实验室偏振辐射标定提供了理论基础。模拟及实验结果表明,在受限于设备稳定性的情况下,系统探测精度可达到0.5%,满足偏振探测精度要求。     

用废旧电子表显示器探究的几个光学实验

在实验条件较差的学校,实验室偏振片仅能供教师演示,不能满足学生探究、体验光的偏振这一物理现象的需要.废旧电子表、计算器的显示器随处可得,为学生探究、体验光的干涉、偏振等物理现象提供了可能.     

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.     

多方向偏振片及1/4波片对全偏振检测的影响研究

理论上推导了光线通过任意方向偏振片和任意方向1/4波片的出射光强与全Stokes参量关系的表达式,利用自然背景下的人造目标为对象开展全偏振检测实验,并以目标与背景偏振度对比为主要指标,研究了多方向情况下上述两种偏振器件影响全偏振检测的因素。研究表明下述三种情况方程组秩小于4导致全偏振检测无效:固定1/4波片方向而改变偏振片方向;固定偏振片方向改变1/4波片方向,且四组角度中两器件平行及垂直的关系同时出现;偏振片与1/4波片有三组角度相同,第四组角度关系为平行或垂直。实验表明,固定偏振片方向改变1/4波片方向,探测结果与固定偏振片方向的取值有关;采用偏振片与1/4波片三组方向相同,第四组夹角45°的全偏振检测方式,偏振度对比较高。     

图像火灾探测中液晶光阀的特性

在实验的基础上,深入研究了TN型液晶光阀的原理和光学特性。发现TN型液晶光阀对红外波段和可见光波段所产生的不同透射和截止效应都取决于光阀的偏振片。分析了液晶光阀的视角和波谱透过率等因素对图像火灾探测的影响,并指出了在利用液晶光阀做光开关的火灾探测系统中应该注意的问题。     

用90°扭曲向列相液晶盒代替偏振片的液晶透镜成像方法

提出了一种用90°扭曲向列相液晶盒代替偏振片的液晶透镜成像方法。液晶透镜对焦后,在90°扭曲向列相液晶盒工作于0°旋光状态和90°旋光状态时分别获取两幅图像。通过将这两幅图像相加并减去液晶透镜未工作时获得的离焦图像,减少了未调制光引入的非理想低频分量,增强了图像对比度,降低了原来无偏振片成像处理产生的噪声。实验验证了该方法的有效性,不需要任何偏振器就可以获得清晰对焦的图像。     

像素偏振片阵列制备及其在偏振图像增强中的应用

像素偏振片阵列在实时测量光的斯托克斯参量方面具有重要的应用.本文设计和制作了基于金属铝纳米光栅的像素偏振片阵列,制作工艺基于电子束曝光技术.偏振片阵列单元尺寸为7.4μm,每相邻2×2单元的透偏振方向分别为0,7π/4,π/2和3π/4.光栅周期为140 nm,占空比为0.5,深度100 nm,光栅面型为矩形.像素偏振片阵列的扫描电子显微镜照片显示,制备的偏振片阵列的金属纳米光栅栅线无断线、无交叉、无杂物污染,光栅栅线结构平直,厚度均匀,满足理想矩形面型.采用偏振光作为照明光的光学显微镜拍摄图片显示,像素偏振片阵列整体形状规则,具有很好的偏振特性,最大偏振透射率可达到79.3%,消光比可达到454.将像素偏振片阵列与CCD(charge coupled device)集成在一起,采集单帧图像即可计算图像的斯托克斯参量,从而得到拍摄物体线偏振度图像和线偏振角图像,实现了偏振增强,可应用于目标反隐和识别.