光偏振特性的定量研究

摘 要 光具有頻率（光譜）、光強、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)測量涉及強度測量。本文采用經(jīng)典法、瓊斯矩陣法和干涉法定量計算不同類型偏振光通過偏振片后的光強，導出線偏振光、橢圓偏振光和圓偏振光通過偏振片后的光強與偏振片透振方向的定量關(guān)系;并通過實驗驗證理論計算結(jié)果，建立偏振特性與光強的定量聯(lián)系，深入分析波片和偏振片旋轉(zhuǎn)對光強的影響。

關(guān)鍵詞 光的偏振;光強;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)學和工業(yè)等領域具有使用價值和研究意義。在傳統(tǒng)光學成像的基礎上增加偏振光的信息可提高目標成像效果，如應用于人體組織進行無損檢測和成像[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)控研究的熱點之一，在非線性光學、激光微加工、超分辨顯微等領域發(fā)揮著巨大作用[5]，其光學效應和應用如光針、超分辨成像、光學微操縱、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]，如偏分復用技術(shù)使通信容量增加，采用兩個偏振組合進行編碼即偏振編碼。

我們的眼睛對光的亮度和顏色敏感，而對光的偏振不敏感，初步學習光的偏振時，感覺概念和理論抽象難理解;此外大學物理實驗中關(guān)于偏振的部分一般也只有檢驗光束的偏振態(tài)以及驗證馬呂斯定律等，對偏振光類型判斷時，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算不同類型偏振光的光強受偏振片的影響，并通過實驗驗證理論計算結(jié)果，將偏振概念與光強定量聯(lián)系，正確認知偏振的同時為光的偏振特性深入研究提供理論基礎。