偏振光干涉中o 光和e 光的相位 以课件上的问题为例： 设单色平面光波沿z 方向传播，即k //z ： 1. 在偏振片P 1之后，晶片C 之前的光场是： )2cos(11z t e A E P λ πω?=r r 现在事先把它分解为o 光和e 光： )2cos( )()2cos()(11e e 1o o 1z t e e e A z t e e e A E P P λ πωλπω??+??=r r r r r r r （1） 这里1P e r 是沿偏振片P 1的偏振方向的单位矢量，o e r 和e e r 是o 光和e 光偏振方向的单位矢量，。上图表示出了所有的单位矢量，它们都在x －y 平面内。原则上讲，这些单位矢量的方向是可任意规定的，影响的只是它们之间点积的正负，但为了保证现在的o 光和e 光没有相位差，即cos 函数内不出现π（如果o e r 沿图中的反方向定义， 就会引起这个π），则o e r 、e e r 与1P e r 应保持上图所示关系。在上图的规定中，αcos )(1e =?P e e r r ，αsin )(1o =?P e e r r 。 2. 在晶片C 之后，偏振片P 2之前的光场是： )2cos()()2cos()(11e e 1o o 1z t e e e A z t e e e A E P P λ πωδλπω??++??=r r r r r r r （2） 与（1）式不同的是，（2）式中的o 光和e 光有了相位差δ，这是由晶片引起的。这时一般 y z k x
合成为椭圆偏振光。 3. 在偏振片P 2之后的光场是（对o 光和e 光，只有沿P 2方向的分量可通过）： ) 2cos())(()2cos())((212212e e 1o o 1z t e e e e e A z t e e e e e A E P P P P P P λπωδλπω???++???=r r r r r r r r r r r 这时的情况是：振动都沿同方向－2P e r 方向的、相差恒定的两个波叠加，故可产生干涉。 具体分析相位，除了由晶片引起的δ，还存在可能由光矢量分解引起的π，表现在)(2o P e e r r ?和)(2e P e e r r ?差负号。在上面的情形中，的确引入了π的相位差。
实验27 光的偏振 一、实验目的 1、观察光的偏振现象，加深对光的偏振的理解。 2、了解偏振光的产生及其检验方法。 3、观测布儒斯特角，测定玻璃折射率。 4、观测椭圆偏振光与圆偏振光。 5、了解1/2波片和1/4波片的用途。 二、实验原理 1、光的偏振状态 光是电磁波，它是横波。通常用电矢量E表示光波的振动矢量。 (1)自然光其电矢量在垂直于传播方向的平面内任意取向，各个方向的取向概率相等，所以在相当长的时间里（10-5秒已足够了），各取向上电矢量的时间平均值是相等的，这样的光称为自然光，如图27-l所示。 (2)平面偏振光电矢量只限于某一确定方向的光，因其电矢量和光线构成一个平面而称其为平面偏振光。如果迎着光线看，电矢量末端的轨迹为一直线，所以平面偏振光也称为线偏振光，如图27-2所示。 (3)部分偏振光电矢量在某一确定方向上较强，而在和它正交的方向上较弱，这种光称为部分偏振光，如图27-3所示。部分偏振光可以看成是线偏振光和自然光的混合。 (4)椭圆偏振光迎着光线看，如果电矢量末端的轨迹为一椭圆，这样的光称为椭圆偏振光。椭圆偏振光可以由两个电矢量互相垂直的、有恒定相位差的线偏振光合成得到。 (5)圆偏振光迎着光线看，如果电矢量末端的轨迹为一个圆，则这样的光称为圆偏振光。圆偏振光可视为长、短轴相等的椭圆偏振光。 图27-4 椭圆偏振光
2、布儒斯特定律 反射光的偏振与布儒斯特定律 如图27-5所示，光在两介质（如空气和玻璃片等）界面上，反射光和折射光（透射光）都是部分偏振光。当反射光线与折射光线的夹角恰为90°时，反射光为线偏振光，其电矢量振动方向垂直于入射光线与界面法线所决定的平面（入射面）。此时的透射光中包含平行于入射面的偏振光的全部以及垂直于入射面的偏振光的其余部分，所以透射光仍为部分偏振光。由折射定律很容易导出此时的入射角 α 满足关系 1 2 tan n n = α (27-1) (27-1)式称为布儒斯特定律，入射角 α 称为布儒斯特角，或称为起偏角。若光从空气入射到玻璃（n 2约为1.5），起偏角约56°。 3、偏振片、起偏和检偏、马吕斯定律 (1)由二向色性晶体的选择吸收所产生的偏振 自然光 偏振光 偏振片 P 1P 2 I 0 起偏器 检偏器 自然光 I ' 图a 偏振片起偏 图b 起偏和检偏 图27-6 偏振片 有些晶体（如电气石）、长链分子晶体（如高碘硫酸奎宁），对两个相互垂直振动的电矢量具有不同的吸收本领，这种选择吸收性称为二向色性。在两平板玻璃间，夹一层二向色性很强的物质就制成了偏振片。自然光通过偏振片时，一个方向的电矢量几乎完全通过（该方向称为偏振片的偏振化方向），而与偏振化方向垂直的电矢量则几乎被完全吸收，因此透射光就成为线偏振光。根据这一特性，偏振片既可用来产生偏振光（起偏），也可用于检验光的偏振状态（检偏）。 (2)马吕斯定律 用强度为I 0的线偏振光入射，透过偏振片的光强为I ，则有如下关系 θ 20cos I I = (27-2) (27-2)式称为马吕斯定律。 θ是入射光的E 矢量振动方向和检偏器偏振化方向之间的夹角。以入射光线为轴转动偏振片，如果透射光强I 有变化，且转动到某位置时 I ＝0，则表明入射 光为线偏振光，此时θ ＝90°。 4、波片 (1)两个互相垂直的、同频率的简谐振动的合成 设有两各互相垂直且同频率的简谐振动，它们的运动方程分别为 )cos() cos(2211?ω?ω+=+=t A y t A x (27-3) 合运动是这两个分运动之和，消去参数t ，得到合运动矢量末端运动轨迹方程为 )(sin )cos(2122 12212 22212????-=--+A A xy A y A x (27-4) 上式表明，一般情况下，合振动矢量末端运动轨迹是椭圆，该椭圆在2122A A ?的矩形范围内。如果(27-3)式表示的是两线偏振光，则叠加后一般成为椭圆偏振光。下面讨论相位 差 12???-=?为几种特殊值的情况。 ①当π?k 2=?（ k =0, ±1, ±2, …）时，(27-4)式变为
学 院 通信工程学院 专 业 信息对抗技术 指导教师 沈雷老师/孙闽红老师 学生姓名 邓斌 学 号 11073115 实验日期 2014.05. 实验六 相位干涉仪测向技术 一、实验目的 无线电测向和定位就是确定通信辐射源的来波方向和位置。对通信信号的测向和定位是通信侦察对抗领域的一个重要且相对独立的技术领域。干涉仪测向又称为相位法测向。本实验主要目的为通过实验，了解并掌握通信测向中相位法测向的基本原理和方法。 二、实验原理 1、相位干涉仪测向原理 图 1 以单基线干涉仪测向为例，其电波到达相邻天线阵元形成的波程差如上图所示。图中测向天线阵由两个阵元组成，假设辐射源与阵元相距很远，所以可认为辐射源发射到阵元1和2的信号平行。假设阵元1和阵元2之间的间距为d ，来波方向与阵列法线方向的夹角为θ。测向的实质是测量夹角θ。 阵元1和阵元2接收到的信号传播存在波程差，因而也存在相位差。设阵元1接收信号为 20()()cos(2)r t s t E f t π== 则阵元2的接收信号为 102sin ()()cos(2)d r t s t E f t πθ τπλ =-=- 其中0/c f λ=为信号波长。 从上可以看出，信号传播距离差为θsin ?=?d l ，则相位差为：
λθπ?/sin 2??=?d 实际中d 、λ均已知，所以只要得到阵元1和2接收信号的相位差，便可以求出θ。需要注意的是，为了避免相位模糊问题，常需要满足条件π?
相位干涉仪测向 07083115 07083119 一、 题目要求 使用Simulink 模拟构建一个相位测向系统, 构造两个有时延的到来信号，对其进行捕获，分别在时域和频域上对接收的信号进行方向估计，并评估侧向效果。 二、 实验方案及公式推导 A. 公式推导 图 1 信号为0()cos(2)s t E f t π=,则如图 1所示天线长为d,信号方向与参考方向夹角为θ 设2点的接收信号为20()()cos(2)r t s t E f t π== (1) 则1点的接收信号为102sin ()()cos(2) d r t s t E f t πθ τπλ =-=- (2) 其中0 c f λ= 为信号波长 ①时域测向 将12(),()r t r t 改写为复数形式得 022()j f t r t Ee π= (3) 21()j f t r t Ee π?-= (4) 其中2sin d πθ ?λ =- 对(3)式取共轭得, 0 2*2()j f t r t Ee π-= (5) (4)式与(5)式相乘得, *212()()j r t r t E e ?-= (6)
对(6)式求相角,乘以2d λ π-得, sin 2d ?λ θ π= (7) 取反正弦,乘以0 180 π ,求出 θ ②频域测向 将(3)、(4)作FFT 得, 20()()R w E f f δ=- (8) 10()()j R w E f f e ? δ-=- (9) 由公式 ()arctan () I Q R k R k θ= 求出 2121()()arctan arctan () () I I Q Q R k R k R k R k ?=- (10) 同① ,可求出 θ B.方案论述 一、伯努利二进制码流经BPSK 产生2()r t 二、产生12()()j r t r t e ?-= 三、①时域法:*12()()r t r t 取出? ②频域法：对12(),()r t r t 作FFT,求出相位差? 四、根据?的值对应求出θ 三、Simulink 框图说明及参数设计: 依据方案的设计,建立Simulink 仿真模型 A.框图模块说明 : 相乘器 相加器 二进制数据流 高斯白噪声信道
收稿日期:2010?06?12 基金项目:国家自然科学基金资助项目(60802074,41001282);教育部新世纪优秀人才支持计划资助项目;中央高校基本科研业务费专项 资金资助项目(JY10000902011) 作者简介:郭 交(1984-),男,西安电子科技大学博士研究生,E?mail:jiao.g@https://www.doczj.com/doc/0e11510750.html,.doi押10.3969/j.issn.1001?2400.2011.04.014 一种InSAR 干涉相位图的自适应滤波算法 郭 交,李真芳,刘艳阳,保 铮 (西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室,陕西西安 710071) 摘要:提出了一种自适应的InSAR 干涉相位图滤波方法.干涉相位滤波算法的关键是独立同分布滤波 样本的选取,该方法以相位变化最小为准则,根据区域增长策略,在当前滤波像素的邻域空间内自适应 地选择滤波窗口,再在此窗口内进行复数平均得到滤波后的干涉相位值.以相位变化最小为准则进行滤 波样本的选取,使其满足独立同分布的条件,从而提高干涉相位滤波的性能.仿真数据和实测数据的处 理结果表明,该算法具有较好的滤波性能,能够充分保持干涉相位图像细节,并有效地去除噪声. 关键词:干涉合成孔径雷达;干涉相位图;相位滤波;自适应区域增长 中图分类号:TN957 文献标识码:A 文章编号:1001?2400(2011)04?0077?05 New adaptive noise suppressing method for interferometric phase images GUO Jiao熏LI Zhenfang熏LIU Yanyang熏BAO Zheng 穴National Key Lab.of Radar Signal Processing熏Xidian Univ.熏Xi’an 710071熏China雪 Abstract押 This paper proposes a new adaptive noise suppressing method for interferometric phase images.The key point of noise filtering for interferometric phase images is the selection of the independent and identically distributed 穴i.i.d.雪samples.The proposed method determines filtering samples with the criterion of the minimum phase differences according to the region?growing strategy熏and then computes the filtered phase in the complex domain.Due to the minimum phase difference熏the proposed method selects the filtering samples that obey the i.i.d.assumption more accurately熏thus improving the filtering performance.Finally熏experiments carried out on simulated and real data confirm that the proposed method possesses a better filtering performance and has the ability to suppres the noise effectively while maintaining the interferogram details adequately. Key Words押 synthetic aperture radar interferometry 穴InSAR雪鸦interferogram鸦phase filtering鸦adaptive region growing 干涉合成孔径雷达(InSAR)是获取地面数字高程图(DEM)的重要遥感技术.它通过对同一地区获得的两幅相干SAR 复图像进行干涉处理,得到观测区域的三维地形图[1].干涉相位图滤波是InSAR 数据处理中的关键步骤之一,相位滤波性能直接影响后续的二维相位展开处理,最终影响DEM 的高程精度[2].因此,研究稳健的相位图滤波算法具有重要的应用价值. 干涉相位图的滤波算法总是假定滤波窗口内的样本点满足独立同分布的假设,这样得到的均值滤波结果在统计意义上才等于滤波相位的均值[3?4].然而,在InSAR 数据的实际处理中,由于受地形起伏的影响和滤波样本的限制(最优的滤波结果应该是集合平均,而不是通常处理中所采用的空间平均),位于滤波窗口内的数据样本不可能严格满足独立同分布,尤其在地形变化剧烈的地区,这必然会导致滤波结果偏离理想真值. 最原始的圆周均值滤波方法根据经验值选取固定的滤波窗口(例如形状为规则正方形,大小为7×7),2011年8月第38卷 第4期 西安电子科技大学学报(自然科学版)JOURNAL OF XIDIAN UNIVERSITY Aug.2011Vol.38 No.4
南昌大学实验报告 学生姓名：刘pp 学号：5502vvvv 专业班级：vvvvvvvv 实验日期：2014/9/17 实验成绩： 实验三光纤双光束干涉实验 一、实验目的 1、掌握双光束干涉测量的原理 2、了解利用光纤干涉测量的优点和应用场合 二、实验装置 He-Ne 激光器，透镜，五维微调节架、控件箱（分束器），CCD，监视器，视频线。 三、实验原理 以光纤取代传统干涉仪的空气光程，构成了光纤双光束干涉仪。由激光器发出的相干光，经分束器分别送入两根长度基本相同的单模光纤（其中一根作测量臂，一根作参考臂），两根光纤的末端会合在一起后，输出的激光束相遇迭加后产生干涉，形成干涉条纹。 干涉场的光强：I∝（1+cosθ） 当θ=2mπ时，干涉场光强取极大值。m 为干涉级次，且满足关系式： m =△L / λ , 或： m=v△t 当外界因素使测量臂光纤相对参考臂贡献长度改变△L ，导致了相对光程时延△t ；或者使传播光的频率 v 或光波长λ发生变化时，都会使 m 的值变化。 探测臂 He-Ne 光纤 分束器 参考臂 干涉条纹 图 1 光纤双光束干涉仪 当波长为λ0 的光入射到长为 L 的光纤时，以光纤的入射端面为基准，则出射光的相位为：ψ=βL= k0nL 式中：β——光在光纤中的传播常数 k0——光在真空中的传播常数 n ——光纤芯的折射率 L ——被测场与测量臂光纤的作用长度 光纤在外界因素作用下，相位的变化可以写成如下形式： △ψ=β△L+L△β=ΒL（△L/L）+L(dβ/dn)+L(dβ/dD)△D 式中第一项表示由光纤长度变化引起的相位延迟（即应变效应），第二项表示
3.1 干涉条纹图的傅立叶变换相位分析理论 在各种光学测量中，，条纹图形的数学表达式可以写成下面的形式： ()()()()[]y x x f y x b y x a y x g ,2cos ,,,0φπ++= (3.1) 上式中()y x ,φ是我们想要得到的相位信号，而()y x a ,和()y x b ,的振幅量是不需要的；在大多数情况下，()y x a ,、()y x b ,和()y x ,φ相对于空间载频0f 是慢变量。例如，当00=f 时， ()()()()[]y x y x b y x a y x g ,cos ,,,0φ+= (3.2) 上式中()y x g ,0表示一幅干涉图。 为了把（3.1）式表示的图形由图像传输仪器传送到计算机便于处理，重写（3.1）式，于是可以写成下面的形式： ()()()()()()x if y x c x if y x c y x a y x g 0*02exp ,2exp ,,,ππ?++= (3.3) 上式中，()y x c ,*是[]y x c ,的复共轭函数，()y x c ,表示如下： ()()()[]y x i y x b y x c ,exp ,2 1,φ= (3.4) 对（3.3）式进行快速傅立叶变换算法（Fast Fourier Transform: FFT ），得到以下结果： ()()y f f C y f f C y f A y f G ,),(),(,0*0?+?+= (3.5) 上式中()y f G ,、()y f A ,、()y f f C ,0?和()y f f C ,0*?表示（3.3）中对应的各个函数的傅立叶谱，f 表示在x 方向上的空间频率。方程（3.5）中各式对应于的表示在图3.2（A ）上，()y f A ,、()y f f C ,0?和()y f f C ,0*?在空间频域由0f 分隔开。
偏振光干涉实验报告 偏振光实验报告 实验1. 验证马吕斯定律 实验原理：某些双折射晶体对于光振动垂直于光轴的线偏振光有强烈吸收，而对于光振动平行于光轴的线偏振光吸收很少(吸收o光，通过e光)，这种对线偏振光的强烈的选择吸收性质，叫做二向色性。具有二向色性的晶体叫做偏振片。偏振片可作为起偏器。自然光通过偏振片后，变为振动面平行于偏振片光轴(透振方向)，强度为自然光一半的线偏振光。如图 P1、图2所示： P1 P2 图1 图2 θ A 0 图1中靠近光源的偏振片P1为起偏器，设经过P1后线偏振光振幅为A0（图2所示），光强为I0。P2与P1夹角为?,因此经P2后的线偏振光振幅为A?A0cos?， 2光强为I?A0cos2??I0cos2?,此式为马吕斯定律。 实验数据及图形：
从图形中可以看出符合余弦定理，数据正确。 实验2.半波片，1/4波片作用 实验原理：偏振光垂直通过波片以后，按其振动方向（或振动面）分解为寻常光（o光）和非常光（e光）。它们具有相同的振动频率和固定的相位差（同波晶片的厚度成正比），若将它们投影到同一方向，就能满足相干条件，实现偏振光的干涉。 分振动面的干涉装置如图3所示，M和N是两个偏振片，C是波片，单色自然光通过M变成线偏振光，线偏振光在波片C中分解为o光和e光，最后投影在N上，形成干涉。 偏振片波片偏振片 图3 分振动面干涉装置 考虑特殊情况，当M⊥N时，即两个偏振片的透振方向垂直时，出射光强为：I0(sin22?)(1?cos?)；当M∥N时，即两个偏振片的透振方向平行时，出射4
I0(1?2sin2?cos2??2sin2?cos2?cos?)。其中θ为波片光轴与M2I??光强为：I//? 透振方向的夹角，δ为o光和e光的总相位差（同波晶片的厚度成正比）。改变θ、δ中的任何一个都可以改变屏幕上的光强。 当δ=（2k+1）π（1/2波片）时，cosδ=-1，I?? 强最大，I//?02sin22?，出射光I0(1?sin2?)2，出射光强最小；当δ=[（2k+1）π]/2（1/4 波片）时，cosδ=0，I??I0I(sin22?),I//?0(2?sin22?)。 44 特别地，利用1/4波片我们还可以得到圆偏振光和椭圆偏振光。当θ=45度时，得到圆偏振光，此时让偏振片N旋转一周，屏幕上光强不变。一般情况下，得到的是椭圆偏振光，让偏振片N旋转一周，屏幕上的光斑“两明两暗”。 实验结果： 半波片实验数据表：
收稿日期:2006-11-16 基金项目:国家自然科学基金资助项目(60177002,60477005);教育部高校博士点基金(20020422047)资助项目;国家精品课程( 光学 )建设资助项目(2006) 作者简介:蔡履中(1945!),男,河南封丘人,山东大学光学工程系教授,博士生导师,主要从事信息光学研究与教学工作. 教学研究 偏振光的杨氏干涉 蔡履中 (山东大学光学工程系,济南 250100) 摘要:在基础光学框架内,通过杨氏双孔干涉实验中线偏振光的干涉及线偏振光经过两任意厚度晶片的干涉等几个实例,说明了基于矢量波叠加概念的电磁干涉的基本思想、基本分析方法和基本现象.偏振光干涉时,观测平面上可以出现或不出现光强的周期性空间调制,但一般都产生光场偏振态的周期调制.它表明了光的矢量性对干涉的重要影响,并可揭示只分析强度条纹时被掩盖的一些物理效应. 关键词:杨氏实验;电磁干涉;矢量波叠加;偏振光;衬比度 中图分类号:O 436.1;O 436.3 文献标识码:A 文章编号:1000 0712(2007)06 0001 04 杨氏双孔干涉是光学中的经典实验.它不但在光学计量中有着广泛应用,而且是建立和发展光的相干理论的重要基础[1-4] .一般光学教材对杨氏实验的讨论均基于标量波理论,是以强度变化条纹作为干涉产生的表征,并以其衬比度作为相干性的度量.但是,众所周知,电磁场是矢量场,电磁波的矢量性在其叠加过程中必然发挥着重要作用.近年来,E.Wolf 等研究者从矢量波叠加的角度对杨氏干涉进行了更为深入的分析和探讨,得到了一系列很有意义的结论[5-8] .为与传统干涉内容相区别,此类文献中常把考虑了电磁场的矢量性的干涉称为电磁干涉(electrom agnetic interference ).这些分析中用到了谱密度(spectral density )、广义(两点)Stokes 参量等概念,已超出了大学物理范畴.不过,我们完全可以在基础光学的框架内对矢量波干涉的基本思想及现象给出简单明晰的解释.本文将通过几个实例说明此类问题的基本分析方法及物理诠释,它将表明矢量波干涉的特点,揭示只分析强度条纹时被掩盖的一些物理现象.这对拓展学习者的思路和视野,培养其思维及创新能力是极为有益的. 1 两线偏振光的干涉 作为一个最简单的例子,考察如图1所示的双孔干涉.图1(a)中S 为单色自然光点源,S 1、S 2为双孔,在S 、S 1S 2后分别放置偏振片P 、P 1、P 2,其中P 的 透振方向与P 1、P 2的透振方向均成 角,如图1(b)所示.设双孔等大,在傍轴条件下,可认为通过每孔的光波单独在观测屏 上某点Q 产生的光强是相同的,并可设其为单位强度.在图1坐标系中,孔S 1、S 2在Q 点产生的光场可分别表示为 图1 E 1=cos sin ex p i kr 1, E 2= cos -sin exp i kr 2 (1) 式中r 1和r 2分别是S 1和S 2到Q 点的距离,k =2 /!,!为光波波长.Q 点合光场为E =E 1+E 2=2exp i ! r 1+r 2cos c os !r 1-r 2 isin sin ! r 1-r 2 (2) 第26卷第6期大 学 物 理Vol.26N o.62007年6月COL L EGE PHYSICS June 2007
实验27 偏振光的特性研究 光的干涉和衍射现象揭示了光的波动性，而光的偏振现象却直接有力地证明了光波是横波。光的偏振现象已广泛运用于光开关、光调制器、应力分析等科研和生产实际中。本实验通过对偏振光的观察和分析，以加深对光的偏振基本规律的理解。 【预习提要】 （1）什么是偏振光? （2）偏振光有哪几种? （3）什么是起偏器?什么是检偏器? （4）什么是马吕斯定律? （5）波片有什么作用? （6）什么是旋光效应？ （7）什么是电光效应？ （8）什么是磁光效应？ 【实验要求】 （1）掌握各种偏振光的特性。 （2）学会辨别各种偏振光。 （3）了解偏振光干涉和双折射现象。 （4）利用各种偏振光测量有关的物理量。 【实验目的】 （1）观察光的偏振现象，掌握产生偏振光的方法和检验方法。 （2）学习用光电转换的方法测定相对光强，验证马吕斯定律。 （3）了解波片的作用及椭圆偏振光的产生和检验方法。 （4）学会利用偏振光进行一些物理量的测量。 【实验器材】 λ波片，2/λ波片，起偏器，检偏器，晶体劈尖，旋光激光器，白光源，滤色片，4/ 器件，电光器件，磁光器件，微电流放大器，光电池，光具座。 【实验原理】 1．自然光和偏振光 ·206·
·207·光波是横波，光波电矢量的振动方向垂直于光的传播方向。通常光源发出的光波，其电矢量的振动在垂直于光的传播方向上作无规则的取向。从统计规律看，在空间所有可能的方向上，光波电矢量的分布可看作是机会均等的，它们的总和与光的传播方向对称。这种光称为自然光。由于自然光通过媒质的折射、反射、吸收和散射后，使光波电矢量的振动在某个方向具有相对的优势，而使其分布对传播方向不再对称。具有这种取向的光，统称为偏振光。 偏振光可分为部分偏振光、平面偏振光（线偏振光）、圆偏振光和椭圆偏振光。如果光波电矢量的振动在传播过程中只是在某一确定的方向上占有相对优势，则这种偏振光称为部分偏振光；如果光波电矢量的振动方向只局限在某一确定的平面内，则这种偏振光称为平面偏振光，因其电矢量末端的轨迹为一直线，故又称为线偏振光，如图4-27-1所示；如果光波电矢量随时间作有规则的改变，即电矢量末端在垂直于传播方向的平面的轨迹呈圆形或椭圆形，则称为圆偏振光或椭圆偏振光，如图4-27-2所示。 能使自然光变成偏振光的装置或器件，称为起偏器。用来检验偏振光的装置或器件，称为检偏器。实际上，任何起偏器都可看作为检偏器。 2．平面偏振光的产生和特性 产生平面偏振光的方法有：反射产生偏振、多次折射产生偏振、双折射产生偏振和选择性吸收产生偏振。本实验采用具有选择吸收的偏振片产生平面偏振光。 图4-27-1 平面偏振光 图4-27-2 椭圆偏振光 有些晶体对两个振动方向相互垂直的光波电矢量具有不同的吸收本领，这种选择性吸收，称为二向色性。当自然光通过二向色性晶体时，振动的电矢量与晶体光轴垂直时几乎被完全吸收；电矢量与光轴平行时几乎没有损失，于是，透射光就成为平面偏振光。 偏振片是用人工方法制成的薄膜，具有二向色性，是用特殊方法使选择性吸收很强的微晶体在透明胶质层中作有规律的排列而制成，它允许透过某一电矢量振动方向的光（此方向称为偏振化方向），而吸收与它垂直方向振动的光。因此，自然光通过偏振片后，透射光基本上成为平面偏振光。由于偏振片易于制作，所以它是普遍使用的偏振器。 在图4-27-3中，M M ′和N N ′分别表示起偏器和检偏器的“偏振化方向” ，它们之间的夹角为θ。令A 0为通过起偏器的振幅，将A 0分解为θcos 0A 和θsin 0A ，其中只有平行于检偏器N N ′的分量θcos 0A 可以通过检偏器。设I 0和I 分别为透过起偏器和检偏器的光强，透过检偏器的光振幅θcos 0A A =，因光强度与振幅平方成正比，所以2 020//A A I I =，故
§4 偏振光的干涉及其应用 习题4.1：平行于光轴切割一块方解石晶片，放置在主截面成350角的一对尼科耳棱镜之间，晶片的光轴平分此角，求： （1）从方解石晶片射出的O 光和E 光的振幅和光强。 （2）由第二个尼科耳棱镜射出的O 光和E 光的振幅和光强。 设入射自然光的光强为I 0=A 2。 习题4. 1解答： 如图所示： 已知：o 5.17=α （1）从方解石晶片射出的O 光和E 光的振幅和光强。 设由第一个尼科耳棱镜P1射出线偏振光的光强为I 1： 22 1021211A I A I === 得 A A 21 1= 从方解石晶片射出的O 光和E 光的振幅为：
o E o O A A A A A A 5.17cos 2 1cos 5.17sin 21sin 11====αα 从方解石晶片射出的O 光和E 光的强度为： o E E o O O I A I I A I 5.17cos 215.17sin 2 1202202 ==== （2）由第二个尼科耳棱镜射出的O 光和E 光的振幅和光强。 由第二个尼科耳棱镜射出的O 光和E 光的振幅为： o E Ep o O Op A A A A A A 5.17cos 2 1cos 5.17sin 2 1sin 2222====αα 光强为： o Ep o OP I A I I 5.17cos 2 15.17sin 2 1402402== 习题4.2：光强为I 0单色平行光通过正交尼科耳棱镜，中间插入四分之一波片，其主截面与第一个尼科耳轴棱镜的主截面夹角为600，求出射光强度。
习题4. 2解答： 如图： 已知：o o 30,60==βα 设入射自然光的光强为I 0=A 2 由第一个尼科耳棱镜P1射出线偏振光的光强为I 1： 22 1021211A I A I === 得 A A 21 1= 从方解石晶片射出的O 光和E 光的振幅为： o E o O A A A A A A 60cos 2 1cos 60sin 21sin 11====αα 由第二个尼科耳棱镜射出的O 光和E 光的振幅为：
中国石油大学物理创新训练1实验报告成绩： 班级：应用物理学1302班姓名：尹昊同组者：张栋、姜顺教师：亓鹏 调制偏振光相位延迟精密测量实验 调制偏振光在光学精密测量和光学传递中有重要的应用价值，光学相位延迟系统的研究，可以测量任意光学相位延迟量。本实验内容涉及调制偏振光、相位延迟精密测量、偏振光光电检测、电光调制、光点接收等多方面知识。 【实验目的】 1.理解电光调制原理； 2.观察晶体的会聚偏振光干涉图样； 3.使用不同方法测定铌酸锂晶体的透过率曲线（即T～U曲线），求出半波电 压Uπ，再算出电光系数γ22； 4.学会使用相位补偿器； 5.掌握调制补偿的组合使用 【实验原理】 1．偏振光的产生和检验 光是电磁波，可用两个相互垂直的振动矢量——电矢量E和磁矢量H表征。因物质与电矢量的作用大于对磁矢量的作用，习惯上称E矢量为光矢量，代表光振动。 光在传播过程中遇到介质发生反射、折射、双折射或通过二向色性物质时，本来具有随机性的光振动状态就会起变化，发生各种偏振现象。若光振动局限在垂直于传播方向的平面内，就形成平面偏振光，因其电矢量末端的轨迹成一直线，通称线偏振光；若只是有较多的电矢量取向于某固定方向，称作部分偏振光。再者，如果一种偏振光的电矢量随时间作有规律的变动，它的末端在垂直于传播方向的平面上的轨迹呈椭圆或圆形，这种偏振光就是椭圆偏振光或圆偏振光。 人的眼睛不能直接检查偏振光，但可用一个偏振器面对偏振光进行检视，这个偏振器就成为检偏器。 2．马吕斯定律 如果光源中的任一波列（用振动平面E表示）投射在起偏器P上（图1），只有相当于它的成份之一的E y（平行于光轴方向的矢量）能够通过，另一成份（E x=E cosθ）则被吸收。
实验十三偏振光干涉演示实验 【实验目的】： 学习偏振光干涉原理。 【实验仪器】：偏振光干涉演示仪 图13 偏振光干涉演示仪 【实验原理】： 偏振光干涉演示仪内的图案分两种： （1）层数的薄膜叠制而成的蝴蝶、飞机、花朵等图案（中心厚，四边薄），薄膜内部的残余应力分布均匀。 （2）光弹性材料制成的三角板和曲线板，厚度相等，但内部存在着非均匀分布的残余应力。 白光光源发出的光透过第一个偏振片后变成线偏振光。 线偏振光通过这些模型后产生应力双折射，分成有一定相差且振动方向相互垂直的两束光。这两束光通过最外层的偏振片后成为相干光，发生偏振光干涉。 对于蝴蝶、飞机、花朵等模型，由于应力均匀，双折射产生的光程差由厚度决定，各种波长的光干涉后的强度均随厚度而变化，故干涉后呈现于层数分布对应的色彩图案。 对于三角板和曲线板，由于厚度均匀，双折射产生的光程差主要与残余应力分布有光，各波长的光干涉后的强度随应力分布而变，则干涉后呈现与应力分布对应的不规则彩色条纹。条纹密集的地方是残余应力比较集中的地方。 U形尺的干涉条纹类似于三角板和曲线板，区别在于这里的应力不是残余应力，而是实时动态应力，所以条纹的色彩和疏密是随外力的大小而变化的。利用偏振光的干涉，可以考察透明元件是否收到应力已经应力的分布情况。
转动外层偏振片，即改变两偏振片的偏振方向夹角，也会影响各种波长的光干涉后的强度，使图案颜色发生变化。 【实验步骤】： 1. 轻地从仪器上方抽出仪器内的两种图案，看到它们都是由无色透明的材料制成，原样放回； 2. 打开光源，这时立即观察到视场中各种图案偏振光干涉的彩色条纹； 3. 旋转面板上的旋钮，观察干涉条纹的色彩也随之变化； 4. 把透明U形尺从窗口放进，观察不到异常，用力握U形尺的开口处，立即看到在尺上出现彩色条纹，且疏密不等；改变握力，条纹的色彩和疏密分布也发生变化。 【注意事项】： 取玻璃片也小心轻放，注意安全。
圆偏振光干涉原理介绍 绝大多数光干涉都是通过同频同偏振方向的两束线偏振光进行的。光程差变化将引起干涉条纹的移动(两束光之间有夹角)或干涉场明暗的变化(两束光平行且同轴)。因为干涉图样的变化直接反映了光程差的变化，光程差的变化又反映着位移量的变化，而激光波长的稳定性、微小性使得光干涉测量成为精密测量的重要手段。 基于光干涉的原理，人们发明了迈克尔逊干涉仪，马赫-曾德尔干涉仪等多种干涉仪用于高精度的光程差测量。但基于这种同频同偏振方向的光干涉原理组成的干涉仪有一些缺陷：由于在光程差变化比较缓慢时（既测量镜移动比较缓慢或基本不动），则光探头检测到的是一个变化缓慢的直流信号。直流信号的躁声剔除和误差判断是比较困难的，这使得测量光路的抖动和光强起伏对测量的影响一直成为无法克服的问题，极大的影响了激光干涉测量技术的应用和发展。 为了解决上述困难，1970年惠谱公司发明了双频激光器测量系统。我们知道两个频率相差不太大的激光相互重叠也会发生干涉——我们会探测到这一个频率的差——拍频信号，在双频激光测量系统中，这个拍频信号作为参考信号。用其中一个频率的激光进行测量，由于多普勒效应，当测量镜移动时，其频率会发生改变，再与另一频率的激光干涉，产生新的拍频信号，将它与参考拍频信号相减，便可得到被测物位移的信息。因为多普勒效应造成的频率改变能反映被测物是远离（频率下降）还是靠近（频率上升），因此运动方向很容易判断，所以即使被测物作振动也是可以被分辨出来的。而探测器探测到的信号是一个有一定带宽的交流信号（两束激光的频率差），相对直流信号而言，对光强变化不敏感。 该技术由于对使用环境和条件要求不高，抗干扰能力强，而被广泛应用在机械、微电子、计量、科研等领域，几乎成为当今几何量测量的终极手段。 除了以上两种干涉外，两束同频的圆偏振光也会发生干涉，其相位关系也同样会反映在干涉结果中，但它的干涉结果不同于上述两种干涉，既没有干涉图样，也没有拍频信号，而是反映在偏振态上。通过对偏振态的定量测量，就可以得到两束光的相位关系。另外被测物的移动方向也可以通过特定的测量方案来确定，解决了普通干涉仪无法分辨被测物来回振动的困境，具有实用价值。因为圆偏振光干涉是需要同频的光干涉，故使用单频激光即可，这一点比双频测量系统具有优越性。 通过理论分析，圆偏振光干涉的测量精度不会低于双频测量精度，如果测量系统的精度够高，甚至可以达到纳米量级。 在本实验中我们首次将干涉和偏振——这两个看似独立的的基本光学现象统一为一体，清楚地解释了他们之间的相互关系。
偏振光的干涉 编辑 有相同的频率和有固定的位相差，并且在同一平面上振动的两偏振光的干涉。可分为平行的平面偏振光的干涉和会聚的平面偏振光的干涉两种。 目录 1平行的平面偏振光的干涉 2定义 3初步研究 4偏振光干涉的条件（菲涅尔—阿喇果定律） 5平行偏振光干涉 6会聚偏振光干涉 7偏振光干涉的应用 当起偏镜N1和检偏镜N2正交时 若起偏镜和检偏镜平行放置 8会聚的平面偏振光干涉 9晶体定轴投影仪 1 平行的平面偏振光的干涉 拼音：piān zhèn ɡuānɡ de gān shè 英文：Interference of polarized light 同义词条：偏振光干涉 2定义 对于偏振光的干涉，可以分为“广义”和“狭义”两种。从广义上说，是偏振光通过一块均匀或者不均匀的晶体平板后，出射光形成一种新的偏振态分布的过
程，这种出射光场成为广义偏振光干涉场。从狭义上说，是广义上产生的出射光场再经过一检偏器后所形成的出射光场，即狭义偏振光干涉场。 对于不同意义上的偏振光干涉各有优缺点。较“狭义的”偏振光干涉而言，“广义的”偏振光干涉测试精度较高技术更为先进，但是其检测的过程则显得比较复杂。 3初步研究 1811年，英国物理学家阿喇果第一次对偏振光的干涉现象进行了研究：他在用方解石观察天空的蓝光时，加入了一块透明的薄云母片，结果发现出射的o光与e光两束光都具有鲜明的彩色色彩，接下来他又把薄云母片换成不同的薄晶体片，结果发现几乎所有经过晶体片出射的o光与e光都具有鲜明的彩色色彩。对于这一现象，他认为是偏振光干涉的结果。直到1816年，阿喇果与菲涅尔合作，完成了几个与偏振光干涉有关的基本实验并得出了一定的成果。这些实验表明。如果在普通的干涉实验中保证两条干涉光线在两个互相垂直的平面内偏振，那就不能观察到干涉花样，即诸极大值与极小值的分布。 4偏振光干涉的条件（菲涅尔—阿喇果定律） （1）两根沿正交方向振动的平面偏振光线并不干涉； （2）两根沿正交方向振动的平面偏振光线（从同一束平面偏振光所分出来的），只有当他们被弄到同一平面时，才像普通的光一样发生干涉。 5平行偏振光干涉 平行偏振光干涉装置由偏振光发生器、各向异性装置、检偏器与接收光屏三部分组成。 平行偏振光干涉装置 6会聚偏振光干涉 在正交偏光系统中，当单色偏光倾斜入射于晶片后，由于分解成两束相干偏光，相遇后，会产生干涉现象。 一束单色自然光，经透镜2后形成平行光，然后经过起偏器3，形成单色偏振光，单色偏振光再经过透镜6会聚，然通过波晶片，成为两束具有一定位相差的并且相互正交的偏振光这两束偏振 会聚偏振光干涉图样 光经过检偏器7，成为两束相干的偏振光，并在相遇区内产生干涉图形。 7偏振光干涉的应用