Как отобразить состояние поляризации с помощью сферы Пуанкаре?

Дата публикации: 25.11.2021 08:00

Состояния поляризации проецируется на сферу Пуанкаре с использованием подхода, аналогичного системе широты и долготы, используемой для определения местоположения точек на земном шаре. Координаты точек внутри и поперек сферы Пуанкаре задаются с использованием двух угловых значений (азимута и эллиптичности) и радиуса. Параметры азимут и эллиптичность берутся из поляризационного эллипса, представляющего состояние поляризации. Радиус определяется степенью поляризации света и имеет максимальное значение, равное единице, что соответствует идеально поляризованному свету.

Сфера Пуанкаре и эллипс поляризации полезны для визуализации состояния поляризации и наблюдения за его изменением. Однако ключевым преимуществом сферического представления является то, что оно упрощает математику, необходимую для вычисления возрастающих изменений состояния поляризации.

Точки на сфере Пуанкаре

Азимутальный угол (2ψ), который иногда называют ориентацией, представляет собой значение между ±π/2 и измеряется от оси S₁, как показано на рисунке 1. Эллиптичность (2χ) представляет собой угловое значение от ±π/4 и отсчитывается от экватора сферы. Точки на экваторе соответствуют линейно поляризованному свету, точки на полюсах – свету с круговой поляризацией, как показано на рисунке 2, а точки на остальной части сферы указывают на другие состояния эллиптической поляризации.

Рисунок 1. Отображение состояния поляризации на сферу Пуанкаре с использованием азимутальных углов и углов эллиптичности от оси S₁ и экватора соответственно. Радиус сферы Пуанкаре наибольший в том случае, когда свет поляризован полностью (нет неполяризованных составляющих)

Рисунок 2. Состояния (синие окружности), отображенные на экваторе сферической поверхности, полностью линейно поляризованы. Состояния (зеленые окружности) со значением ± 1, отображенные по оси S₁, имеют круговую поляризацию. Все состояния эллиптической поляризации, которые не являются линейными или круговыми, отображаются в других областях сферы

Радиус, равный единице, соответствует поверхности сферы и указывает на то, что свет полностью поляризован. С увеличением доли неполяризованного света радиус уменьшается. Степень поляризации (СП) – это отношение интенсивности поляризованного света к общей интенсивности света. Параметры Стокса (S₁, S₂, S₃) состояния поляризации соответствуют значениям декартовых координат (см. таблицу 1).

От одного состояния к другому

Любые два значения состояния поляризации, проецируемые на поверхность сферы Пуанкаре, могут быть соединены одной дугой, а разность азимута и эллиптичности может быть вычислена с помощью сферической тригонометрии. Это обеспечивает удобный способ прогнозирования состояния поляризации света после взаимодействия с поляризующим элементом, а также помогает определить азимут и эллиптичность поляризационного элемента, необходимого для обеспечения желаемого состояния поляризации.

Таблица 1 – Соответствие состояний поляризации декартовым координатам

a. Азимутальный угол (ψ) и эллиптичность (χ) являются параметрами как сферы Пуанкаре, так и эллипса поляризации.

Компания INSCIENCE помогает своим заказчикам решать любые вопросы и потребности по поставке лабораторного и научного оборудования производства Thorlabs на территории РФ

Теги Поляризация Thorlabs

Новые статьи

Характеристика свойств субхондральной кости человека с помощью спектроскопии в ближней инфракрасной области (БИК)

Дегенеративные заболевания суставов часто характеризуются изменениями свойств суставного хряща и субхондральной кости. Эти изменения часто связаны с толщиной субхондральной пластинки и морфологией трабекулярной кости. Таким образом, оценка целостности субхондральной кости может дать важные сведения для диагностики патологий суставов. В данном исследовании изучается потенциал оптической спектроскопии для характеристики свойств субхондральной кости человека. Образцы остеохондральной кости (n = 50 – количество образцов) были извлечены из коленного сустава трупа человека (n = 13) в четырех анатомических точках и подвергнуты БИК-спектроскопии(в ближней инфракрасной области). Затем образцы были исследованы с помощью микрокомпьютерной томографии для определения морфометрических характеристик субхондральной кости, включая: толщину пластинки (Sb.Th), толщину трабекул (Tb.Th), объемную долю (BV/TV) и индекс модели структуры (SMI). Связь между свойствами субхондральной кости и спектральными данными в 1-м (650 - 950 нм), 2-м (1100 - 1350 нм) и 3-м (1600-1870 нм) оптических окнах была исследована с помощью многомерного метода частичных наименьших квадратов (PLS) регрессии. Значимые корреляции (p < 0.0001) и относительно низкие ошибки прогнозирования были получены между спектральными данными в 1-м оптическом окне и Sb.Th (R²= 92.3%, ошибка = 7.1%), Tb.Th (R²= 88.4%, ошибка = 6.7%), BV/TV (R²= 83%, ошибка = 9.8%) и SMI (R²= 79.7%, ошибка = 10.8%). Таким образом, БИК-спектроскопия в 1-м тканевом оптическом окне способна характеризовать и оценивать свойства субхондральной кости и потенциально может быть адаптирована во время артроскопии.

Моделирование нервного волокна на основе оптического волновода

Миелинизированные аксоны являются многообещающими кандидатами для передачи нервных сигналов и света ввиду их волноводных структур. С другой стороны, с появлением таких заболеваний, как рассеянный склероз и нарушений формирования и передачи нервных сигналов из-за демиелинизации, понимание свойств миелинизированного аксона как волновода приобретает большую важность. Настоящее исследование направлено на то, чтобы показать, что профиль показателя преломления (ПП) миелинизированного аксона играет существенную роль в передаче лучей в нем.

Оптимизация обнаружения сверхслабых световых потоков

В ходе исследования, описанного в данной статье, были объединены статистическая модель, анализ шумов детектора и эксперименты по калибровке. Согласно результатам, видимый свет может быть обнаружен с помощью ПЗС камеры с электронным умножителем с соотношением сигнал/шум, равным 3, для потоков с количеством фотонов менее 30 фотонов с⁻¹ см⁻².

Диагностика импульсного плазменного потока

Импульсные плазменные потоки в плазменных ускорителях широко используются для решения ряда научных и практических задач. Особый интерес среди применений импульсных плазменных потоков представляют термоядерный синтез и астрофизические исследования, например, экспериментальное исследование взаимодействия импульсного плазменного потока с материалами.

Полные высокопроизводительные настольные системы сканирования HSI PUSH-BROOM

Применение гиперспектральной визуализации заметно расширилось за последние годы. Тем не менее, остается общая проблема, а именно: предоставление полного интегрированного решения для фиксации 2-D гиперспектральных изображений в компактном настольном формате, которое предоставляет подробную спектральную информацию для определения компонентов, количества и их распределения в плоскости сканирования.

Автофлуоресцентная микроскопия — идентификация бактериальных сигналов на образцах горных пород

Распространенным методом обнаружения микробов в жидких и нежидких образцах является окрашивание флуоресцентными красителями, при котором образцы окрашиваются флуорофором, возбуждаемым фотонами от источника света. Флуорофоры — это молекулы, которые проявляют флуоресценцию, и могут быть биомолекулами естественного происхождения (в этом случае флуоресценция называется автофлуоресценцией), флуоресцентными красителями (синтезированными молекулами) или минералами. Конкретные применения красителей включают обнаружение и перечисление бактерий, визуализацию экспрессии генов и обнаружение биомолекул, которые иначе невозможно было бы отследить.