基于Virtual Lab的偏振光的仿真模拟

光学作为物理学领域最广泛的分支,而偏振光在光学中又占据重要地位且在社会生活各方面应用前景广阔。偏振光的学习研究工作极大地依赖于实验展开,而偏振光的实验开展繁琐、不理想,因此各类仿真技术手段的推广势在必行。本文在偏振光学中引入Virtual Lab这款功能强大的数值分析虚拟仿真技术软件,通过对偏振光学中最基础的偏振光现象进行建模仿真,获取了线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光3种基本偏振状态直观的人眼视图、数据视图以及3D光路流程图等,为偏振过程的解析提供了一个可视化手段,也为偏振实验过程中的建模试验以及教学分析研究提供了方便。     

线偏振光经介质分界面全反射后的偏振态

本文指出线偏振光经介质分界面全反射后一般情况下将蜕变成椭圆偏振光,并着重讨论了蜕变成圆偏振光的条件。     

偏振光经过1/4波片后偏振态的变化

利用Jones矩阵研究偏振光通过1/4波片后偏振态的变化,主要计算线偏振光、椭圆偏振光和圆偏振光通过1/4波片后偏振态的变化.计算结果表明,入射线偏振光的偏振方向与波片快(慢)轴一致时,出射光仍为线偏振光;偏振方向与波片快(慢)轴成π/4角时,出射光为圆偏振光;偏振方向与波片快(慢)轴成任意角时,出射光为椭圆偏振光;而入射椭圆偏振光的椭圆主轴与波片快(慢)轴一致时,出射光为线偏振光;椭圆主轴与波片快(慢)轴成任意角时,仍为椭圆偏振光;若入射光为圆偏振光,则出射光为线偏振光.     

椭圆偏振光的示波展示

从示波器X-Y图示仪波形形成原理出发,展示了椭圆偏振光的合成图像,也分析了椭圆偏振光的左旋右旋情况,从另一角度更直观展示了抽象的椭圆偏振光的合成.     

椭圆偏振光的示波展示

从示波器X-Y,图示仪波形形成原理出发,展示了椭圆偏振光的合成图像,也分析了椭圆偏振光的左旋右旋情况,从另一角度更直观展示了抽象的椭圆偏振光的合成。     

偏振光的研究

光的偏振使人们对光的传播规律有了新的认识。在现代通信技术、光电子技术、晶体性质研究、实验应力分析等技术部门有着广泛的应用。光有五种偏振态,即线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光、自然光和部分偏振光。线偏振光和圆偏振光可看作椭圆偏振光的特例。光的干涉和衍射现象证明了光具有波动性,但这些现象不能说明光是纵波还是横波,而光的偏振现象则清楚地显示了光的横波性,光波是波长较短的电磁波。光波中的电矢量与波的传播方向垂直。我们着重研究的是光的各种偏振状态的改变。1原理椭圆偏振光可看作是电矢量EX与EY沿同一方向Z传播的线偏…     

椭圆偏振光和椭圆主轴取向

通过对椭圆偏振光的定量分析，导出椭圆偏振光方程及椭圆主轴取向公式，阐明入射平面偏振光的光振动方向同出射椭圆偏振光主轴取向关系．     

全自动偏振光实验系统特性曲线测试分析

对全自动偏振光实验系统的特性曲线进行了测试,结果与理论计算相符,从而验证了马吕斯定律、平行偏振光的干涉和波片对偏振光的调制作用,为更好地运用该系统进行光学测量提供参考.     

偏振光的矩阵描述

偏振光用矩阵方法来描述,为用计算机来计算偏振光的有关问题提供依据,也加深对偏振光偏振态的认识。     

偏振光经波片后旋转特性分析

简要分析了各偏振光的矢量叠加特性,介绍了偏振态间的数学转换关系,从矢量叠加的角度,着重分析任意椭圆偏振光经任意波片后变为椭圆偏振光的左、右旋判定方法,并用简练的语言总结出判定步骤,以便学生学习和运用.     

线偏振光经全反射后的偏振状态

当线偏振光在介质表面发生全反射时,依据斯涅耳定律和菲涅耳公式,对反射光的偏振状态进行了讨论.结果表明,只有在刚刚发生全反射或掠入射时,反射光才是线偏振光,在其它情况下可能出现圆偏振光.     

椭圆偏振光的检验与偏振光的干涉

通过讨论和大量的计算指出，椭圆振光通过检偏器后的光强度是沿检偏器透振方向的两个线偏振光干涉的结果，不等于椭圆偏振光合振动矢量沿检偏器透振方向的合振幅的平方。用不同的方法求出了斜椭圆偏振光通过检偏器后的光强度取最大值时检偏器透振方向的方位角，证明了椭圆偏振光检验时用到的一个重要结论。     

界面反射与折射对光的偏振态的影响

用菲涅耳公式讨论介质界面反射与折射对光的偏振态的影响，引入光线坐标系，详细分析了单色线偏振光经界面反射后光的方位角的改变规律及全反射后的偏振态；简述了部分偏振光、椭圆（圆）偏振光经界面反射后偏振态的变化。     

内反射条件下线偏振光入射时反射光的偏振结构

基于菲涅耳公式讨论了在内反射条件下,等振幅TE和TM线偏振光以不同入射角入射时反射光偏振状态,发现在入射角满足0≤i1≤ic时,反射光为线偏振光,其振动方向随入射角增加变化;当ic＜i1＜90°时,反射光为左旋椭圆偏振光;当i1=90°时,反射光又蜕变为线偏振光.     

椭园偏振先通过(λ/4)波晶片的两个问题

椭园偏振光是由两个同频率有固定位相差相互垂直振动的平面偏振光的迭加。如沿x方向和y方向振动的平面偏振光：     

椭圆偏振态在不同坐标系时的位相差

本文通过讨论，得出了振幅不等的线偏振光迭加形式的椭圆偏振光也可经过坐标旋转变成振幅相等的两线偏振光迭加而成。分析了两个坐标系下位相差之间的联系。并在此基础上得出了椭圆长轴为任意方位时相位差的测量公式，并利用几个特例对此结果进行了验证。     

偏振光的双光束与多光束干涉

本文通过对平面偏振光的双光束一多光不干涉现象的讨论，使对偏振光的干涉有进一步的认识，并计算出偏振光照明条件下，光槽的光强分布和分排本领。     

椭圆偏振光全反射后的偏振态研究

本文对椭圆偏振光全反射后反射光的偏振态作了定量研究,指出了一定条件下可以利用反射光的偏振态判定入射光的偏振态,以及反射光变成线偏振光的条件。     

偏振光的产生及其应用

近年来,随着现代化科学技术的发展,光的偏振性越来越受人们的重视,并已成为当下的一大热点研究课题,这也使偏振光在国防、生产及科研等各个领域中的应用变得越来越广泛,对偏振光进行深入的研究,对于促进光学领域发展有着十分重要的意义。本文在对偏振光的定义及种类进行简要介绍的基础上,重点对偏振光的产生途径及其应用进行深入的探讨,希望能为相关人员在偏振光的研究与应用中起到一定的启发作用。     

仿生偏振光传感器设计与性能测试

偏振信息的有效获取是实现偏振光导航的重要前提。仿照沙蚁复眼的偏振敏感视觉神经结构设计了一款三通道式仿生偏振光传感器，该传感器以ARM微处理器为处理核心，每个天空偏振光感知通道包含两个覆盖极化方向垂直偏振片的光电二极管与对数放大器，设计的偏振光传感器具有结构紧凑、实时性好且成本较低的优点，并设计了传感器稳定性与采集精度检测方案。试验结果表明，该传感器检测到的偏振角误差在±3.9°之内，平均误差为1.53°。该仿生偏振光传感器能实现偏振信息的有效检测、实时采集与存储，且具备稳定的采集能力，并在最后分析了传感器的误差产生原因及下一步的改进措施。