1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100049
3 中国科学院大学 材料与光电研究中心，北京 100049
4 航天系统部 装备部 装备项目管理中心，北京 100094
5 长光禹辰信息技术与装备（青岛）有限公司，山东 青岛 266000
为了满足高精度偏振探测要求，通道型偏振光谱仪在设计时需要考虑望远镜组偏振效应的影响，并对其进行相应的分析和优化。首先，分析望远镜组偏振效应的影响因素，采用坐标变换和穆勒矩阵连乘法建立了考虑膜系偏振效应的望远镜组穆勒矩阵模型，并带入通道型偏振光谱仪偏振解调模型。接着，通过同时控制S光和P光的透过率和相位延迟，设计相应的低偏振效应膜系。最后，运用偏振光线追迹的方法对镀有不同膜系的望远镜组进行偏振效应仿真。仿真结果表明，在580 nm和750 nm波长处，低偏振效应膜系与高偏振效应膜系的偏振探测精度变化不明显。而在420 nm波长处，低偏振效应膜系相较于常用膜系的边缘视场偏振探测精度提高了3.22%。低偏振效应膜系可以有效降低通道型偏振光谱仪望远镜组偏振效应，提高仪器的偏振探测精度。
偏振光谱相机 偏振效应 斯托克斯矢量 穆勒矩阵 polarization spectrum camera polarization effect stokes vector muller matrix
光栅光谱仪的像质会受到入射光偏振特性的影响，为解决这一问题，通常在系统中加入消偏器来减小仪器的偏振响应。晶体材料的双折射特性在光学原理上可产生消偏效果，常被用来加工成各种类型的消偏器。基于矩阵光学原理对H-V消偏器及双巴比涅消偏器的Muller矩阵及残余偏振度理论表达式做了分析，给出了残余偏振度与工作波长、消偏器楔角、入射光瞳面积及入射光偏振角等参量之间的关系，在此基础上研制了一款应用于某光栅光谱仪的双巴比涅消偏器，经过计算，当楔角0.6°，入射光瞳直径20.6 mm时，双巴比涅消偏器在0.4 ~0.9 μm波长范围内残余偏振度优于3%，并且像分离满足使用要求，具有很强的工程实践性。
消偏器 石英晶体 穆勒矩阵 残余偏振度 depolarizer quartz crystal Muller matrix residual polarization 红外与激光工程
2020, 49(7): 20190544
陆军工程大学通信工程学院, 江苏 南京 210014
入射光偏振态的选择对基于偏振特性的光纤压力传感系统性能有着重要影响。以提高传感灵敏度和线性度为目标,提出了一种基于Muller矩阵的简单快速的最佳入射光偏振态优化方案,取代传统的偏振态“盲调”,利用基于压电陶瓷的挤压装置和偏振检测计,在实验中获得了灵敏度为0.2410 N -1、线性度为99.9%的最佳传感性能,实验结果与理论预期吻合较好。所提方案可以大幅度提高基于光纤偏振特性的传感系统的性能并扩展其实用价值。
光纤光学 光纤传感 偏振特性 斯托克斯参量 Muller矩阵 光学学报
2020, 40(14): 1406001
北京空间机电研究所先进光学遥感技术北京市重点实验室, 北京 100094
建立了矩形光瞳下适用于双巴比涅型消偏器的消偏理论及数值计算模型，弥补了当前设计理论仅适用于圆形光瞳的不足。设计了一种适用于矩形光束口径且高度可靠的双巴比涅型消偏器。在确定最佳结构参数的基础上，分析了晶体折射率和中心厚度差的误差要求。结果表明，退偏器出射光的最大残余偏振度小于2%，四像最大间距约为27 μm，满足偏振灵敏度及像质要求。
物理光学 偏振 消偏器 穆勒矩阵 成像光谱仪 偏振灵敏度 激光与光电子学进展
2018, 55(8): 082601
1 山东省激光偏光与信息重点实验室 曲阜 273165
2 曲阜师范大学 激光研究所, 曲阜 273165
为了分析三元波片复合退偏器对单色光的退偏性能的影响, 利用穆勒矩阵和斯托克斯矢量对三元波片复合退偏器的退偏效应进行了理论分析, 推导出了单色线偏振光经过三元波片复合退偏器后出射光偏振度的表达式, 并对出射光的偏振度与各个参量的关系进行了讨论。结果表明, 这种结构能够对线偏振光实现理想退偏。当α=0rad, ω＞25rad/s时, 退偏度P＜1%。这一结果对退偏器的设计研究有重要的参考价值。
光学器件 退偏 穆勒矩阵 斯托克斯矢量 复合退偏器 optical devices depolarization Muller matrix Stokes parameters compound depolarizer
曲阜师范大学 激光研究所，山东 曲阜 273165
为了更好地利用偏光显微镜检测光通过透明光学晶体材料后偏振态的变化，研究和鉴定晶体的光学特性，从介绍偏光显微镜的光学结构入手，分析了自然光通过偏光显微镜的几何光路，然后利用Stocks参量和Muller矩阵分析自然光通过偏光显微镜的偏振态变换，从理论上给出了出射光偏振态变化的原理，并利用计算机模拟了光强随各参数的变化曲线，分析了干涉图像形成的过程。对在实践中使用偏光显微镜测量晶体薄片的双折射率、延长符号、分析材料的光学特性以及观察材料的结构更具有指导性的意义。
偏振光学 偏光显微镜 Stocks参量 Muller矩阵 polarizing optics polarizing microscope Stocks parameter Muller matrix
天津大学 教育部光电信息与技术重点实验室,天津 300072
建立了偏振光在生物组织中传播的模型,并利用该模型模拟了偏振光在生物组织中传播的过程,重建了多种偏振态输入光的情况下光偏振态在生物组织中的分布及生物组织的偏振特性模型。分析了光偏振度与光被生物组织散射次数的关系,阐明了由于偏振光在组织中传播,其偏振态逐渐改变而造成的偏振OCT干涉计两臂光束失去相干性及偏振OCT图像质量下降现象。通过分析斯托克斯(Stokes)矢量和穆勒(Muller)矩阵在光纤型偏振OCT系统中的应用,说明Muller矩阵不受输入光偏振态的影响,因此它比Stokes矢量更适用于光纤型偏振OCT系统研究。
光纤型偏振OCT 蒙特卡罗模拟 米氏散射理论 Stokes矢量 Muller矩阵 偏振度 fiber-based PS-OCT Monte Carlo simulation Mie scattering theory Stokes vector Muller matrix DOP
1 天津大学 精密仪器与光电子工程学院 激光与光电子研究所，天津 300072
2 临沂师范学院，临沂 276005
3 天津大学 光电信息科学技术教育部重点实验室，天津 300072
为了探索一种简单有效的复色光退偏方法以及偏光探测技术的发展，利用斯托克斯矢量和米勒矩阵分析了波片和旋转器组合对复色光的退偏效应，导出了斯托克斯矢量的具体形式，阐述了复色光的退偏机理。通过计算讨论了偏振光的偏振方向和旋转器的旋转角对退偏情况的影响。结果表明，这种退偏器其退偏效果更加理想，对退偏器的设计与研究具有一定的参考价值。
物理光学 偏振光 复合退偏 斯托克斯矢量 米勒矩阵 physical optics polarized light multiplex depolarizer Stokes vector Muller matrix
为了研究折射式起偏器的密勒矩阵表达式，以矩阵光学中关于斯托克斯矢量和密勒矩阵的有关理论为基础，通过理论运算导出了折射式起偏器的密勒矩阵的一般表达式；探讨了自然光以任意角度入射折射式起偏器的情况下透射光的斯托克斯矢量表示及偏振度所满足的公式；绘制了以布儒斯特角入射时透射光偏振度与介质折射率及介质层数的关系曲线。结果表明，在以布氏角入射折射式起偏器的前提下，增大介质的折射率和介质层数更容易获得较高的偏振度。这一研究结果对多层介质膜器件同样适用，具有一定的现实参考意义。
物理光学 密勒矩阵 斯托克斯矢量 偏振度 physical optics Muller matrix Stokes vector degree of polarization
国防科学技术大学光电科学与工程学院,湖南,长沙,410073
分析了不同物体散射场偏振特性的差异,依据消光定理的矢量微扰解方法将物体散射场分为零阶和高阶解,零阶反射光可完全保持入射光的偏振度,高阶散射则会导致偏振度的降低,因而总散射光的偏振度依赖于散射表面的粗糙程度.提出了利用斯托克斯-穆勒体系测量物体消偏特性的方法并通过实验对一些物体作了测量,实验结果表明:光滑表面可以较好地保留入射光偏振度,而粗糙表面则有很强的消偏作用,因此偏振成像方法可有效地提高目标探测和识别效率.
偏振 目标识别 激光散射场 穆勒矩阵 主动成像 Polarization Target identification Laser scattering field Muller matrix Active imaging
