基于琼斯矩阵和菌紫质分子光循环的简化光循环模型,建立了紫光诱导同圆偏振记录光栅的理论模型,采用四波耦合光路测量菌紫质光栅的衍射效率.理论模拟和实验结果表明:加入线偏振的辅助紫光,线偏振再现光与线偏振辅助紫光相互平行时,菌紫质光栅的衍射效率最大;线偏振再现光与线偏振辅助紫光相互垂直时,菌紫质光栅的衍射效率最小;菌紫质薄膜中同圆偏振记录光栅的稳态衍射效率随线偏振再现光偏振方向和线偏振辅助紫光偏振方向之间的夹角按余弦规律变化.线偏振紫光能诱导同圆偏振记录光栅由非偏振光栅转化为偏振光栅.

设计了一种基于菌紫质光致各向异性的相移器, 并把它用于相移干涉计量。取向随机分布的极性菌紫质分子对线偏振诱导光的选择性吸收导致分子取向分布不均匀, 使其呈现宏观的各向异性, 这种各向异性与诱导光的偏振特性密切相关, 圆偏振光经过各向异性的菌紫质薄膜后, 出射光的偏振特性完全由偏振诱导光决定。基于上述原理设计了一种新型的相移器, 用琼斯矩阵法推导了基于相移器的相移干涉原理。该相移器在工作过程中不需要移动Mach-Zender干涉仪内部的任何器件, 仅需要改变外部控制光路中诱导光的偏振取向就可以控制参考光的相位, 有助于提高设备的抗振能力。用最小二乘法对相移干涉结果进行重建, 得到了和实际相位一致的结果, 验证了相移器的可行性。

各向异性吸收的菌紫质(BR)分子可以看作一个电偶极子。由大量随机取向的BR分子构成的聚合物薄膜在宏观上呈现光学各向同性。在线偏振光照射下,电偶极矩取向与激发光的偏振方向一致或接近的BR分子被激发到中间态,产生光致异构,而电偶极矩与激发光偏振方向垂直的BR分子大部分仍处于基态。分子结构的改变导致其折射率和吸收系数发生变化,从而使BR薄膜呈现出宏观的光学各向异性。利用抽运探测法测量了BR薄膜的光致双折射特性,并通过BR分子光循环的二态模型对实验结果进行了理论模拟。实验与理论计算结果符合较好。

对菌紫质(Bacteriorhodopsin, BR)薄膜的光致各向异性特性进行了理论模拟。由随机取向的极性BR分子构成的聚合物薄膜在宏观上是各向同性的,但在线偏振光的作用下,BR分子对激发光的选择性吸收,导致不同异构体分子取向的不均匀分布,从而使BR薄膜在宏观上呈现出各向异性。利用BR光循环的二能级模型,得到了B态分子取向分布随时间的变化关系,推导出了BR薄膜光致各向异性动力学的数学表达式,模拟了不同激发光强下BR薄膜的光致各向异性动力学曲线,得到了和实验结果一致的计算结果。