光的偏振态
光纤激光器的偏振态变化
光纤激光器的偏振态变化光纤激光器是一种利用光纤作为放大介质的激光器，其波长范围广、功率大、激光质量好、激光器表现优良等特点，被广泛应用于通信、医疗、材料加工等领域。
而光纤激光器的偏振态变化是光纤激光器中一个重要的研究课题。
偏振态对于光纤激光器的性能和应用有着重要的影响，因此对光纤激光器的偏振态变化进行深入的研究具有重要的意义。
一、光纤激光器的偏振态光纤激光器是一种将光纤作为激光放大介质的激光器，一般来说，光纤激光器的输出光可以是不同偏振态的。
简单来说，光的偏振是指光在空间中传播时电磁场向某一特定方向振动的性质。
偏振态是描述这个振动方向的物理量，用于描述光的偏振状态。
而光纤激光器的偏振态通常可以分为两种：线偏振和随机偏振。
其中，线偏振是指光的振动方向固定，随机偏振是指光的振动方向不固定。
在光纤激光器中，产生线偏振的原因主要是光纤的几何形状和材料的各向异性。
在光纤激光器中，如果光线偏振方向沿着长轴方向，则称为光的快轴方向；如果光的线偏振方向沿着慢轴方向，则称光的慢轴方向。
在光纤激光器中，快轴和慢轴对应的折射率一般是不同的，这样导致光的快轴和慢轴传播速度也不同。
二、光纤激光器偏振态变化的影响因素光纤激光器的偏振态受到许多因素的影响，主要包括光纤的几何形状和材料的各向异性，以及外界环境因素等。
光纤激光器的几何形状和材料的各向异性是最主要的影响因素。
在光纤激光器中，光线偏振方向沿着长轴方向的光纤称为快轴光纤，光线偏振方向沿着短轴方向的光纤称为慢轴光纤。
而快轴光纤和慢轴光纤的折射率一般是不同的，这样导致光的快轴和慢轴传播速度也不同。
因此，光纤激光器中的偏振态主要是由于光在光纤中的快轴和慢轴传播速度不同引起的。
此外，外界环境因素也会对光纤激光器的偏振态产生影响。
例如，光纤激光器的温度、压力、应力等因素都会对光纤的几何形状和材料的各向异性产生影响，从而影响光的偏振态。
三、光纤激光器偏振态变化的研究方法目前，研究光纤激光器偏振态变化的方法主要包括理论模拟和实验验证两种。
第五章光的偏振偏振态检验偏振光干涉电光效应
各向异性物质
外界作用
物质的 各向异性变化
1. 机械感应---光弹效应(Photoelasticity)
各向同性或异性材料在外力作用下可产生各向异性的变化，
例如：玻璃或塑料 通常情况下，拉伸 压缩 干涉色的分布 拉伸或压缩 成为正单轴材料； 成为负单轴材料； 受力分布 各向异性
工程应用
应力分析 ------ 光弹力学
V KE 2 K d
2
2
二次电光效应 Kerr系数
o光和e光的相对位相差: P1 P2
V 0
2
nl 2Kl
V2 d2
P2后消光 使得 d = p P2后光强极大
V 0
高速Kerr 开关， 响应频率~1010Hz
b. 泡克耳斯(Pockels) 效应（1893年）
' 由波晶片以及P2相对P1的取向决定。
①波晶片引入的位相差 y
2
( no ne ) d
P2
Ae A2e θ α A2o A1 Ao
P1
②P2相对P1的取向的位相差1 如图，若P1和P2的透振方向在相同 的象限内（设波片光轴与Y轴平 行），则A2o和A2e同向，这时不引 入附加的相位差，即 1＝0。
四、会聚的线偏振光的干涉
⒈装置： P
↓
↓
⒉结果：
三、会聚的线偏振光的干涉
⒊原理：
d (no ne) 2 cos i2 2 j (取锐角） , I A sin 2 sin . 2 (2 j 1) 2
2 2 2 1
C
P2
旋光晶体
L
线偏振光在一些物质中传播时，振动面会转 过一个角度，这种现象叫做旋光现象．这种物质 叫做旋光物质．
研究光的偏振性质对光的强度和方向的影响
汇报人：XX 2024-01-17
目 录
• 引言 • 光的偏振性质基本理论 • 光的强度和方向受偏振性质影响实验设计 • 实验结果分析与讨论 • 光的偏振性质在实际应用中的价值 • 结论与展望
01
引言
光的偏振性质简介
偏振现象
光波在传播过程中，光矢量（即电场强度矢量E和磁场强度矢量H）仅在某一确定方向上 有分量，而在与该方向垂直的方向上光矢量没有分量或分量很小，这种现象称为光的偏振 。
发展光学技术
偏振光在光学技术中有着广泛的应用，如液晶显示、光学通信、光学测
量等领域。研究光的偏振性质有助于推动光学技术的发展和创新。
03
拓展应用领域
随着对偏振光研究的深入，人们发现其在生物医学、材料科学、环境科
学等领域也有着潜在的应用价值。因此，研究光的偏振性质有助于拓展
其应用领域并推动相关学科的发展。
偏振光的散射
光在物质中传播时，会与物质中的粒子发生相互作用，导 致光的传播方向发生改变，这种现象被称为散射。散射过 程中，光的偏振态也会发生变化。
03
光的强度和方向受偏 振性质影响实验设计
实验原理及装置
偏振光原理
光波是横波，其振动方向垂直于传播方向。当光通过某些物 质时，其振动方向会受到限制，形成偏振光。偏振光具有特 定的振动方向，可分为线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光。
偏振光的分类
根据光矢量在传播过程中保持方向不变的特性，偏振光可分为线偏振光、圆偏振光和椭圆 偏振光。
偏振光的表示方法
通常采用琼斯矢量法和斯托克斯参量法来描述偏振光的性质。
研究目的和意义
01
揭示光的本质
通过研究光的偏振性质，可以深入了解光波的传播特性和光与物质相互
1-2自然光、线偏振光、部分偏振光
1
下表面折射：
As 2 2 As 2 sin i'2 As1 sin 2i10 As1
2
2
2
1
As 2 Ap 2
经过n块玻璃透射：
2
2
即透射光是部分偏振光
n , P 1
光波作为电磁波，所谓振动是指空间某一点的电场强度的
方向和大小随时间做周期性的变化。
纵波：过传播方向的各平面都一样，每个平面都包含振动
方向，空间有旋转对称性。
横波：有振动方向的平面特殊。
这种振动方向对于传播方向的不对称性叫做偏振。
常见的光的偏振态有五种：自然光、线偏振光、部分偏振光、
圆偏振光和椭圆偏振光。
透振方向与拉伸方向垂直
2、起偏：
由自然光得到线偏振光
3、马吕斯定律：
入射光分解称两个垂直振 动，一个沿透振方向，一 个垂直于透振方向。
A
θ 入射线 偏振光
第二块偏振片 的透振方向
透射光的振动方向：透振方向
振幅：
光强：
A cos
I A cos I cos
2 2 2
4、检偏：
检验光的偏振态
自然光是由轴对称分布的、无固定位相关系的大量线偏振光
集合而成的，它是非偏振光。
可以认为自然光是由 两个振幅相同、振动 方向互相垂直的非相 干线偏振光的叠加。
自然光的表示法 （1）这两个方向的振动强度相同，因为这两个方向是等价的。
I x I y I0 2
（2）这两个振动的相位无关联，不能再合成为一个矢量。
I I ' 0.15 I s 0.15 2
312例5-2
四、透射光的偏振态
由能量守恒可知，折射光中p分量应大于s分量，是部分偏振光。 讨论自然光以布儒斯特角入射时，从一个玻璃片出射的透射光的 偏振态：
45度偏振光的偏振态
45度偏振光的偏振态
摘要：
一、偏振光的定义与性质
1.偏振光的定义
2.偏振光的性质
二、45度偏振光的产生与特点
1.45度偏振光的产生
2.45度偏振光的特点
三、45度偏振光的偏振态分析
1.线性偏振态
2.圆偏振态
四、45度偏振光的应用
1.光通信
2.光学显示
3.光学传感器
五、总结
正文：
一、偏振光的定义与性质
偏振光是一种光波，其电场振动方向在某一平面内振动，这种现象称为偏
振。偏振光的性质有：传播时振动方向不变、通过偏振片后光强减弱、具有旋
光性等。
二、45度偏振光的产生与特点
45度偏振光是指电场矢量与传播方向之间的夹角为45度的偏振光。它的
产生主要是由于光纤、光波导等传输介质对光波的传播起偏作用。45度偏振光
的特点是：光强分布集中在某一方向，具有良好的传输性能和较低的噪声。
三、45度偏振光的偏振态分析
在45度偏振光中，根据电场矢量的振动方向，可以分为线性偏振态和圆
偏振态。线性偏振态是指电场矢量在某一平面内振动，而圆偏振态是指电场矢
量在垂直于传播方向的平面内旋转。
四、45度偏振光的应用
45度偏振光在光通信、光学显示和光学传感器等领域有广泛的应用。例
如，在光通信中，45度偏振光可以提高光信号的传输速率和传输距离；在光学
显示中，45度偏振光可以实现高质量的画面显示；在光学传感器中，45度偏
振光可以提高传感器的灵敏度和精度。
光的偏振现象及应用
目录1、工程概况 (1)2、监理工作范围 (1)3、监理工作目标 (1)4、监理细则编制依据 (2)5、监理工作内容 (2)6、监理方法和措施 (4)钟家沟住房项目围墙工程监理细则一、工程概况：1、工程名称：钟家沟住房项目围墙工程2、工程建设单位:青岛建融投资置业有限公司3、工程设计单位:青岛民用建筑设计院有限公司4、施工单位:青建集团有限公司5、监理单位:青岛华鹏建设工程咨询集团有限公司。
6、工程规模及结构：6.1围墙基础为钢筋砼，深度2.0~4.0米；上部为方管栏杆，其底座系压顶梁砼加素砼。
围墙每隔15米设置一道变形缝，围墙周围回填土压实系数不小于0.97，围墙地基处理采用级配砂石垫层厚200㎜，超出基础宽度100㎜，压实系数不小于0.97。
柱身干挂石材。
6.2围墙全长：360米。
二、监理工作范围围墙工程三、监理工作目标1、工程建设质量控制符合国家及行业的有关规范要求，达到业主满意，实现优质工程的目标；检验批、分项、分部工程合格率100℅；单位工程质量达到优良标准；2、工程进度工期控制满足建设单位总工期要求；3、工程投资控制在工程概算以内；4、安全控制；杜绝人身伤亡事故，重点控制基坑安全。
四、监理细则编制依据:1、国家、省市建设工程相关法律、法规及项目审批有关文件2、项目工程监理合同3、项目监理规划4、设计院图纸、甲方技术要求5、《混凝土结构施工及验收规范》GB50204-20156、设计文件：设计图纸及说明7、项目法人与承包商签订的施工合同及有关附件8、国家及行业颁发的其它现行建设工程相关规范、标准等.五、监理工作内容1、围墙工程自开工起至工程竣工验收资料移交为止的全过程质量控制、进度控制、投资控制、安全控制、合同管理、信息管理以及协调各有关方面的关系。
2、审查施工承包商、选择分包单位、试验单位、各种材料供应商等的资质并提出监理意见。
3、参与施工图纸技术交底和组织专业图纸会审。
4、审核确认设计变更单、工程联系单。
2.3 波动光学原理 光的横波性和五种偏振态
优点：偏振度高达99%以上，可用于整个可见光 波段，是目前使用最广泛的人造偏振片 缺点：强度差，不能受潮，易退偏。
3.3 偏振片
几种典型的偏振片
（3）人造偏振片—导电聚合物
1971 年 白川 英 树等 在 高催 化 剂浓 度 下得 到 了具有 金 属光 泽 的 膜 状 聚乙炔 ， 开 创 了导 电 聚合 物研究的 先河 。 白川英 树 的实 验 结果 引起了AG MacDiarmid 教授的浓厚兴趣，邀 请白川英树前往讲学，并和AJ Heeger合作， 利 用 碘 等 电子受体 对 聚合 物进 行 掺杂 ， 使电 绝缘 的 聚合 物掺杂 到 了 “ 金属区 ” ， 并 详细 研究了其物理机理。
Ax < Ay
t4
t3
切点在第IV象限
ωt =π Ex = − Ax < 0 E y = Ay cos(π + ∆ϕ ) > 0
切点在第IV象限
ωt = 2π −∆ϕ Ex = Ax cos ∆ϕ < 0 E y = Ay > 0
y Ax Ay
t1
切点在第II象限
思考题 1. 圆偏振光的偏振度是多少，椭圆偏振光呢？ 2. 是否可以用一个偏振片分辨出自然光和圆偏振光？
作业
P245-2,3
本节重点
1. 五种偏振光的区分 2. 起偏和检偏 3. 马吕斯定律
第二章 波动光学基本原理
第三节 光的横波性和五种偏振态
第三节 光的横波性和五种偏振态
3.1 光的横波性 3.2 光的偏振现象 3.3 偏振片 3.4 光的五种偏振态 3.5 起偏与检偏，马吕斯定律
3.1 光的横波性
光的横波性
① 横波（transverse wave）：在传播介质中粒子的振动方向与波的传播方 向垂直，也称S波。(电磁波、地震波中的S波) ② 纵波（Longitudinal waves ）：在传播介质中粒子的振动方向与波的传 播方向平行，也称P波。（声波、地震波中的P波）
第五章光的偏振椭圆偏振光与圆偏振光
14
C X
(5)如果1/4波片的厚度为：
2
3 4
5 4
3 2
正椭圆偏振光
7 4
2
10
二. 椭圆偏振光和圆偏振光的获得
由前面的学习知道，要获得椭圆（或圆）偏振光， 首先必须先有两束同频率、振动方向相互垂直，且有确 定的相位关系，并沿同一方向传播的线偏振光。 这可以让一束线偏振光通过波片来实现。
4）当Δφ 取除±kπ 以及±(2k+1)π/2且Ax=Ay之外的值，光
矢量E的矢端的轨迹是一个椭圆。椭圆偏振光也有右旋和左 旋之分。
正椭圆偏振光。长、短轴分别与X、Y轴重合。
1
当 0<< 时，为右旋椭圆偏振光； 当 << 2 时，为左旋椭圆偏振光； ( 2 k 1) 且 A x A y 时， 是 特别地,当 2
把一个起偏器透振方向与1/4波片的光轴成450 组成的器件，称为圆偏振器或圆起偏器。
17
总结：
偏振态
E x Ax cos(t kz) E y Ay cos(t kz )
当Δφ 取不同值时，光振动有不同的状态，这就是光的 偏振态。 光的偏振态有：圆偏振，椭圆偏振，线偏振，自然光 和部分偏振光。前3种可以说是纯偏振态。
E 2Ex E y E 0 A A Ax A y
2 x 2 x
第五章_光的偏振
（3）若入射光为自然光，转动检偏器透射的光 强无变化。
39
例题5.2 P312
通过偏振片观察一束部分偏振光。当偏振片 由对应透射光强最大的位置转过60º 时，其光强减 为一半，试求这束部分偏振光中的自然光和线偏 振光的强度之比以及光束的偏振度。 解：部分偏振光相当于自然光和线偏振光的叠加。 设自然光的强度为In， 线偏振光的强度为Ip，则部 分偏振光的强度为In＋Ip。 当偏振片处于使透射光强最大的位置时，其中的 线偏振光通过偏振片后的强度仍为Ip，而自然光透 过的强度为In /2。则透过的总光强为：
向 传播方
E
·
面 振 动 面对光的传播方向看
2
光是横波,光的振动方向应始终与光的传 播方向垂直.但是,在垂直于光的传播方向的平 面内, 光矢量还可以有不同的振动状态，我们 称在垂直于光传播方向的二维平面内，光矢量 的振动状态叫做光波的偏振态.
光波按偏振态来划分，可分为五种：
（1）自然光；（2）部分偏振光；（3）线偏振光； （4）圆偏振光；（5）椭圆偏振光。 也可以是以上几种偏振状态的组合。
16
rp
A' p1 Ap1
tg (i1 i2 ) , tg (i1 i2 )
A's1 sin( i1 i2 ) rs , As1 sin( i1 i2 )
A' p1 Ap1
tg (i1 i2 ) sin( i1 i2 ) cos(i1 i2 ) tg (i1 i2 ) sin( i1 i2 ) cos(i1 i2 )
A' p1 A's1
3光的偏振
四分之一波片 偏振片（转动） I变, 有消光 I变, 无消光
一、基本要求 1．理解自然光和偏振光，理解用偏振片起偏和检偏的方法。 2．掌握通过反射、折射和晶体的双折射产生偏振光的原理和方法, 并掌握如何检验偏振光。 3．掌握布儒斯特定律和马吕斯定律。 4．了解晶体的双折射现象, 了解o光和e光的性质和区别。 二、 知识系统图
光轴
入射时o、e光同相， 出射时o、e光反相， ∴出射光仍是线偏振光，
振动方向转过，当时，转过。 (3) 全波片：
它对某种波长的光不起作用（相位延迟了）。
三.椭圆与圆偏振光的检偏
用片和偏振片P可区分出圆偏振光和自然光或椭圆偏振光和由自然光与
线偏振光所组成的部分偏振光。
线偏振光 线偏振光 线偏振光 自然光 圆偏振光 自然光 线偏振光 线偏振光 线偏振光 部分 偏振光 椭圆偏振光 部分偏振光 四分之一波片 偏振片（转动） I不变 I变, 有消光 以入射光方向为轴
当光的入射面为主截面时，o光和e光的主平面都在主截面内，此 情形下o光与e光的振动方向相互垂直。
二.晶体的主折射率，正晶体、负晶体
光矢量振动方向与晶体光轴的夹角不同,
同。
· · · · · · · · · · ·
光的传播速度也不
· · · · · · · · · · · · · vot
光轴 光轴
vet vot
自然光从空气→玻璃(n2 =1.50)，可算得 。要提高反射线偏振光的强 度，可利用玻璃片堆的多次反射。
· · ·
· · · · · · · · · i0
接近线偏振光
· · · · · · · · · · ·
· · · · · · ·
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在与传播方向垂直的平面内光矢量E还可能有各式各样的振动状态，该平面内的具体振动方式称为光的偏振态
完全偏振光非偏振光即自然光部分偏振光
？完全偏振光：设光的传播方向Z，E位于XY平面，根据正交分解法，任何形式的光振动总可分解E X ，E Y 。
如果这两个分振动完全相关，即有完全确定的相位关系，则相应的光称为完全偏振光（偏振光）
完全偏振光—线偏振光，圆偏振光、椭圆偏振光
光的偏振状态
MAXWELL：E ⊥K ，光波具有横波性（偏振性）
椭圆偏振光可看作两个相互垂直、但振幅不相等、有固定相位差Δϕ的线偏振光的合成
线偏振光和圆偏振光都可看作椭圆偏振光的特例线偏振光可看作两个相互垂直Δϕ=0,±π的线偏振光的合成
对于两个垂直振动的合成，不论相位差Δϕ为何值，E X ⊥E Y ，总有I=I X +I Y ，即合振动的强度简单地等于两个垂直分振动的强度之和。
这对线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光都是适用的
偏振片的起偏和检偏，马吕斯定律
•起偏：从自然光获得偏振光
要得到偏振光往往要通过光与物质的相互作用使自然光的偏振形态产生某种改变
•起偏器:起偏的光学器件
根据输出光的偏振形态：线起偏器、圆起偏器等
•起偏的原理：利用某种光学的不对称性
各种起偏器的作用过程都必须包含某种不对称性，它可以是介质在不同作用条件（例如不同的入射角）下的不同响应，更多的则是介质本身的各向异性
反射和折射时光的偏振一、反射光的偏振：
自然光反射
时，可产生部分偏振光或完全偏振光
晴朗的日子里，蔚蓝色天空所散射的日光多半是部分偏振光。
散射光与入射光的方向越接近垂直，散射光的偏振度越高。
阳光斜入射时，反射光具有明显的偏振性质S。
用适当的偏振眼镜可减少前方太阳光通过路面（或水面）反射所致的眩目；拍摄水上景物，镜头前加偏振片。
有反射光干扰的橱窗在照相机镜头前加偏振片
消除了反射光的干扰
i 0。