Stokes矢量

ｐ ｍ ａ ｙ ｗ ａ ｏ ｕ ｒ ｎ ｏ ａ ｉａｉ ｎ ｅ ｏｅ ｅ ｉ ｇ ｎ ｔ ｔ ｅ ｉ ｒ ｒ ｙ ｆ ｃ ｒｅ ｔ ｐ ｌｒｚ ｔｏ ｒ ｍ ｔ ｓ ｎｓｎ ， ｏ ｈ ｍ ｅ ｓ ｒ ｍ ｅ ｔ ｏ ｕｌ Ｓｏ ｅ ｖ ｃ ｏ ．Ｔｏ ｈｅ ａ ｕｅ ｎ ｆ ｆ ｌ— ｔｋ ｓ— ｅ ｔｒ ｔ ｐ ｒ ｏ ｅ ｏ ｅ ｓ ｒ ｍ ｅ ｔ ａ ｄ ｄｉｐ ａ ｆ ａｌｓａ ｅ— ｏａ ｉａｉ ｎ ｉ ａ ｓ ｕｌ ｐ ｌｒｚ ｔ ｎ ｉ ａ ｅ ａ ｑｕｓｔｏ ｕ ｐ ｓ ｆ ｍ ａ ｕ ｅ ｎ ｎ ｓ ｌｙ ｏ ｌ—ｔｔ ｐ ｌｒｚ ｔｏ ｍ ｇｅ ，ａ ｆ ｌ ｏａ ｉａｉ ｍ ｇ ｃ ｉｉ ｎ， ｏ ｉ ｓｏ ａ ｅ，ｃ ｍｐ ｔｎ ｎ ｉｐ ａ ｉ ｇ ｓ ｓｅ ｗｈ ｃ ｏ ｌ ｅ ｕ ｅ ｏ ｅ ｔ ｅ ｓｎ ｅ ｓ ｒ ｍ ｅ ｔ ｓ ｏ ｌ ｅ ｔｒｇ ｏ ｕ ｉ ｇ ａ ｄ ｄ ｓ ｌｙ ｎ ｙ ｔｍ ｉｈ ｃ ｕ ｄ ｂ ｓ ｄ ｆ ｒ ｒ ｍｏ ｅ ｓ ｎ ｉ ｇ ｍ ａ ｕ ｅ ｎ ｈ ｕ ｄ ｂ
核 心 是 一 个 包含 液 晶 调 制 器 的 双 Ｃ ＣＤ 成 像 装 置 。 统 通 过 对 液 晶 调 制 器 的 控 制 ， 入 射 光 进 行 相 位 调 系 对
制 ， 振 分光棱镜 将调 制后 的光 束分 为强 度相 等的 两柬光 （ 偏 ０光 和 ｅ光 ） 并 由 两 个 Ｃ ， ＣＤ 进 行 图像 的 实
ｃ ｎ ｔ ｃｅ ｏ ｓｒ ｔｄ． Ｔｈ ｃ ｒ ｏ ｅ ｕ ｅ ｏ ｅ ｆ ｔ ｗｈ ｅ ｑ ｉ ｍｅ ｔ ｈ ｏｌ ｅ ｕ ｐ ｎ ｗａ ａ ｔｕ ｔｒ ｏ ｄ ｕ ｅ ｍ ａ ｉｇ ｓ ｓｒ ｃ ｕ ｅ ｆ ｏ ｂｌ ｉ ｇｎ ＣＣＤ ｓ ｏ ｔｉｉ ｇ ｃ ｎａ ｎｎ ａ ｌｑ ｉ ｒ ｔｌｍ ｏ ｕａｏ ．Ｔｈ ｏ ｇ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌｏ ｈ ｉ ｕｄ ｃ ｓａ ｏ ｕｌｔｒ ｈ ｈ ｓ ｆ ｔ ｅ ｉｃｄ ｎ ａ ｉ ｕｄ ｃｙｓ ｄ ｌｔｒ ａ ｒ ｕ ｈ ｔ ｏ ｔｏ ｆ ｔ ｅ ｌ ｉ ｒ ｔ ｌｍ ｄ ａｏ ，ｔｅ ｐ ａ ｅ ｏ ｈ ｎ ｉｅ ｔｒｙ ｈ ｑ ｙ

⎥ ⎦
-45o线性偏振光
y
⎡1⎤
x
⎢ ⎢
0
⎥ ⎥
⎢− 1⎥
⎢ ⎣
0
⎥ ⎦
部分偏振动光及偏振度 在准单色非相干条件下，一般会有
S02
≥
S12
+
S
2 2
+
S32
2
邦加球 (POINCARE)球I
z Poincare球：用点、面或者球体来表示Stokes 矢量的三个独立部分S1 、S2 、S3
9 两种方式来描述偏振状态
2
I1
⎢ ⎢ ⎣
2 2
I I
2 3
− − −
2I0 2I0 2I0
⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦
各种偏振光的Stokes参量表示： （1）自然光
Stokes参量表示为
各方向均匀
rr Ex = Ey
⎡ S0 ⎤
⎡1⎤
⎢ ⎢
S1
⎢ ⎢
S2
⎣S3
⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦
=
2I0
⎢⎢0⎥⎥ ⎢0⎥ ⎢⎣0⎥⎦
分解
I = Ix + Iy = 2I0
k x
⎢ ⎢
0
⎥ ⎥
⎢0⎥
⎢⎣−1⎥⎦
右旋偏振
⎡1⎤
y
k
⎢ ⎢
0
⎥ ⎥
x
⎢0⎥
⎢ ⎣
1
⎥ ⎦
水平线性偏振（x）
y
⎡1⎤
x
⎢ ⎢
1
⎥ ⎥
⎢0⎥
⎢ ⎣
0
⎥ ⎦
垂直线性偏振（y）
y
⎡1⎤
x ⎢⎢− 1⎥⎥
⎢0⎥
⎢ ⎣
0

基于瑞利散射的大气偏振模式Stokes矢量建模仿真王子谦;范之国;张旭东;王昕【摘要】瑞利散射模型是一种经典的大气偏振模式表征模型,在实际中得到了广泛的应用,但不能通过Stokes矢量描述大气偏振模式的分布特性.基于瑞利单次散射原理,对经典的瑞利模型进行推广,建立一种理想条件下的大气偏振模式Stokes矢量仿真模型.该模型能够对理想条件下大气偏振模式Stokes矢量的分布变化进行建模仿真,利用Stokes矢量可以完备地表征大气光偏振态分布情况,并描述出不同类型偏振光的具体分布特性.通过仿真发现,大气偏振模式的Stokes矢量具有“十”字形的分布形态,整体分布始终保持相对于太阳子午线对称特性,随着太阳高度角的升高各矢量分量逐渐减弱.【期刊名称】《计算机应用与软件》【年(卷),期】2015(032)007【总页数】4页(P47-50)【关键词】计算机仿真;大气偏振模式;瑞利散射;Stokes矢量;矢量辐射【作者】王子谦;范之国;张旭东;王昕【作者单位】合肥工业大学计算机与信息学院安徽合肥230000;合肥工业大学计算机与信息学院安徽合肥230000;合肥工业大学计算机与信息学院安徽合肥230000;合肥工业大学计算机与信息学院安徽合肥230000【正文语种】中文【中图分类】TP390 引言太阳光进入大气层后，受到大气粒子的影响，在天空中形成具有特殊分布特性的偏振模式，称为大气偏振模式［1，2］。

大气偏振模式是地球的自然特征属性之一，通常可通过偏振度、偏振角等不同的物理特性进行描述［3］。

这些不同物理特性描述方法可以反应大气偏振模式中包含的不同信息特征。

因此，通过解析这些大气偏振模式的物理描述，可以获得丰富的特性信息，对偏振光导航、大气环境监测，以及遥感探测等应用研究具有重要意义［4-7］。

目前，大气偏振模式的建模仿真及物理描述方法的研究已经得到了国内外越来越多学者和科研机构的重视。

在大气偏振模式的研究中，人们已经建立了多种不同的大气偏振模式仿真和描述方法，包括瑞利散射模型、Berry 散射模型、Hannay 散射模型、Monte Carlo 散射模型等［8-12］。

方 法有 电矢量 法 、 ｔｋｓ 量法 、ｏｅ 矢量 法 Ｓｏｅ 矢 Ｊｎ ｓ
和邦 加 球法 等 ，但是 要确 切描 述椭 圆偏 振 光 需要 知道 （） １ 椭圆 偏振光 平 面在空 间的取 向 ； （ ） 圆长短轴在 该平 面 的取向 ． ２椭 椭圆 的形状 和它 的旋 向性 ；３ 椭 圆 的振 幅大 小 ；４ 绝对 （） （） 瞬 间相 位 Ｉ。本文从 理论 和实验两 方 面给 出 Ｉ 了方位 角 和长短 轴 之 比的测定 ，这种 方法 对 于椭圆 偏振光 的测量 和调制 有重要 的意义 。
自然 光 垂直 人射 至起偏 器 Ｐ，再 经 过 １ ４波 ／
片 ｗ， 最后入射至一检偏器 Ｑ 其中起偏器 Ｐ 。 、 检 偏 器 Ｑ的振 动 方向 以及 ｌ４波 片 ｗ 的快 ／ 轴方向与 ｘ 轴的夹角分别为 ０ ０ 口 、 、 。容易知
道， 只要 口不为 ２ ， ｌ ４波 片 中出来的光 ／ 从 ／
孔伟金 ， 李国华
（ 曲阜 师范大学激光研究所 ． 山东 曲阜 摘 ２３ ６ ） ７ １５ 要 ： 本 文利用 Ｓｏｅ 矢量 和 Ｍｕ ｅ 矩阵法分析椭圆偏振光 的方位角和长短轴之比的测定 ． ｔ ｓ ｋ ｌｒ Ｌ 井给
出获得椭圆偏 振光特定方位角和长短轴之 比的方法。
芙健 词 ： Ｍｕｌ 矩 阵 ； Ｓｏｅ 矢量 ； 椭 圆偏 振光 ｌｒ ｅ ｔｋ￣ ，
与 所对 应 的光 强 为
中围分类号 ９ 邝 ６
文献标识码 ： Ａ
引 言
是 椭 圆偏振 光 ．可得到右 旋偏振 光 ［
２ 竹】 ／ ） 和左 旋偏振光 ［ 口∈（ｒ ２ ，／ ｒ Ｊ 。
（ ０
在 椭 偏技术 的应用 和研 究 中 ，常遇到 需 要 对椭 圆偏 振 光进行 详 尽描 述 。描 述 的数 学