光偏振特性的定量研究

摘 要 光具有頻率（光譜）、光強(qiáng)、位相和偏振四維屬性，人眼對光的偏振特性并不敏感，需借助儀器測量來獲知偏振信息，偏振的相關(guān)測量涉及強(qiáng)度測量。本文采用經(jīng)典法、瓊斯矩陣法和干涉法定量計(jì)算不同類型偏振光通過偏振片后的光強(qiáng)，導(dǎo)出線偏振光、橢圓偏振光和圓偏振光通過偏振片后的光強(qiáng)與偏振片透振方向的定量關(guān)系;并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論計(jì)算結(jié)果，建立偏振特性與光強(qiáng)的定量聯(lián)系，深入分析波片和偏振片旋轉(zhuǎn)對光強(qiáng)的影響。

關(guān)鍵詞 光的偏振;光強(qiáng);瓊斯矢量;偏振光干涉

光不僅能傳遞能量，還是信息的載體，光學(xué)技術(shù)為人們的生活和生產(chǎn)提供了很多幫助。通過對光的偏振性質(zhì)的研究使人們對于光的傳播和與物質(zhì)的相互作用規(guī)律有了更深刻的理解。光的偏振特性研究，在科研、醫(yī)學(xué)和工業(yè)等領(lǐng)域具有使用價(jià)值和研究意義。在傳統(tǒng)光學(xué)成像的基礎(chǔ)上增加偏振光的信息可提高目標(biāo)成像效果，如應(yīng)用于人體組織進(jìn)行無損檢測和成像[1，2]、水果內(nèi)部病蟲害檢測，以及國防海陸空的觀測、偵察與對抗[3]。近年來，通過對光場偏振分布的空間調(diào)制，形成了一類新型的光束———矢量光束[4]，作為光場調(diào)控研究的熱點(diǎn)之一，在非線性光學(xué)、激光微加工、超分辨顯微等領(lǐng)域發(fā)揮著巨大作用[5]，其光學(xué)效應(yīng)和應(yīng)用如光針、超分辨成像、光學(xué)微操縱、飛秒微加工。光的偏振在光纖通信系統(tǒng)中也起著重要的作用[6]，如偏分復(fù)用技術(shù)使通信容量增加，采用兩個(gè)偏振組合進(jìn)行編碼即偏振編碼。

我們的眼睛對光的亮度和顏色敏感，而對光的偏振不敏感，初步學(xué)習(xí)光的偏振時(shí)，感覺概念和理論抽象難理解;此外大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中關(guān)于偏振的部分一般也只有檢驗(yàn)光束的偏振態(tài)以及驗(yàn)證馬呂斯定律等，對偏振光類型判斷時(shí)，往往先入為主地觀察打在屏上的光的形狀，缺乏檢偏器對其入射偏振光亮度影響的關(guān)聯(lián)。本文從理論上采用經(jīng)典法、瓊斯矩陣法和干涉法定量計(jì)算不同類型偏振光的光強(qiáng)受偏振片的影響，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論計(jì)算結(jié)果，將偏振概念與光強(qiáng)定量聯(lián)系，正確認(rèn)知偏振的同時(shí)為光的偏振特性深入研究提供理論基礎(chǔ)。