Experimental Measurement of the Generalized Stokes Parameters of a Radially Polarized Random Electromagnetic Beam

Utilizing the Young’s double slits and Mach-Zehnder interferometer, we proposed an experimental method to measure the generalized Stokes parameters of a radially polarized random electromagnetic beam. After the partially coherent beam propagating through the Young’s double slits, the interference fringe is obtained by the help of a Mach-Zehnder interferometer consisting of apertures, quarter-wave plates and polarizers. The electric cross-spectral density matrix is detected by the coherence degree of interference fringe and the density of each single slit. The generalized Stokes parameters can be obtained from the electric cross-spectral density matrix. This experiment measures the generalized Stokes parameters of the random electromagnetic beam successfully. The results show that the spectral degree of coherence for copolarized cases (xx and yy) is similar with that for cross-polaried cases (xy and yx) for the radially polarized random electromagnetic beam. This method will help us determine the change of the polarization and coherence of the light in propagation by detecting the change of the generalized Stokes parameters.

高光谱偏振成像全Stokes参量获取新方法（英文）

考虑到现有Stokes参量获取方法测量速度慢、测量精度低、系统结构复杂等特点,提出了一种基于双液晶可调相位延迟器(liquid crystal variable retarder,LCVR)和声光可调滤波器(acousto-optic tunable filter,AOTF)的光谱偏振成像系统中全Stokes参量的新获取方法。从AOTF和LCVR的工作原理出发,介绍了系统的基本探测原理;根据偏振分析提出了快速获取全Stokes参量的新方法——该方法选取四个固定的LCVR控制电压,同时控制两个相同的LCVR对光波进行相位调制,得到四组(八个)两两相同的相位延迟量即可求得Stokes参量。此外,设计了能够稳定输出均方根为0^+8.72V连续可调方波的LCVR控制器,并对其进行定标,实现了不同波长下光波的精确调制。搭建实验样机,以偏振方向分别为0°,90°和45°的三个偏振片P_1,P_2,P_3作为偏振测量目标,测得了波长为632nm时的全Stokes参量图;以画有夹角为30°的红色、绿色、蓝色三色线条的实验板作为光谱测量目标,对400~750nm光谱范围的71个通道(光谱带宽为5nm)进行光谱成像,得到了与红色、绿色和蓝色的分析谱段范围相一致的光谱曲线。结果表明,该系统不仅可以快速准确地获取全部Stokes参量,而且系统结构简单、成像质量良好。

双强度调制偏振光谱测量原理及仿真

针对单强度调制偏振光谱测量技术存在混叠且有效光程差有限的缺点,提出双强度调制偏振光谱测量新方法,该方法通过双强度调制干涉信号的和差处理,即保证单强度调制偏振光谱测量的优点,又能有效消除混叠现象,提高有效光程差和光谱分辨率,再对和差处理后的干涉信号进行傅里叶变换即可得到被测偏振光谱。文章对双强度调制偏振光谱测量方法进行了理论推导,并通过MATLAB对模拟入射光偏振光谱的干涉信号和傅里叶反演光谱进行仿真;仿真结果显示,该方法和差处理后可有效消除混叠且有效光程差提高一倍。通过理论分析和仿真验证了该方法的可行性,为进一步的工程实现提供理论支撑。

随机电磁光束的广义斯托克斯参数实验测量

利用杨氏双缝和马赫曾德干涉提出一种检测随机电磁光束的广义斯托克斯参数的实验方法.部分相干光通过杨氏双缝后,用光阑、半波片和偏振片组成的马赫曾德干涉光路进行处理,检测干涉条纹的相干度和单个缝的光场强度,得到光束的交叉谱密度矩阵,进而得到光束的广义斯托克斯参数.实验结果表明,同方向偏振的光分量的空间相干度高于正交偏振方向的光分量.该方法可用于研究光束传播过程中的偏振特性和相干特性的变化.

基于偏振态颜色编码的晶体应力双折射成像

提出了一种基于双线偏振CCD-全Stokes参量测量的偏振态色度成像新方法.通过分焦面Stokes参量测量与RGB颜色编码相结合,设计并研制了基于双线偏振CCD-全Stokes参量测量的偏振态色度成像系统.利用该系统,获得了晶体模型应力双折射分布的偏振态色度图像,并与传统的光弹性应力测量法进行了比较,偏振态色度成像法不仅可以较高精度地测量应力双折射率,还可以测量其方向分布.基于偏振态色度成像法的独特优势,结合共焦显微成像技术,对具有双折射效应的单层Sr 2 TiSi 2 O 8微晶进行了偏振态色度成像的研究.结果表明:所提方法能够在一幅图中直观地反映物体的全部特征信息,有效地辨别由于晶体内部结构排列不同而导致的双折射特性差异,还可以通过观察微晶生长过程中双折射特性的变化,获取微晶的生长取向等相关信息.研究结果为功能型微晶材料生长过程的动力学行为研究提供一种简单、有效的可视化方法.

基于介质超表面的集成化偏振光传感器

设计了一种基于介质超表面的集成化偏振光传感器,该传感器由介质超表面、双层视场光阑和互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器等元件组成。首先,设计了用于将入射光正交分解为6种偏振光分量的介质超表面。其次,分析了传感器的光路结构,利用微纳工艺制作了用于消除环境杂光的双层视场光阑。然后,搭建了传感器对准平台,并在平台上完成传感器的制备。最后,对传感器进行标定与实验测试,标定后传感器的全Stokes参数测量误差为±0.15,偏振角误差为±0.3°。该传感器具有小体积、多方向、可测量全Stokes参数等优点。