第一篇：實(shí)驗(yàn)報(bào)告偏振光學(xué)實(shí)驗(yàn)

實(shí)

驗(yàn)

報(bào)

告 姓名:

＊＊* ＊＊

：

班級(jí)：

＊* ＊* ＊

：

學(xué)號(hào)：

＊* ＊＊＊

：

實(shí)驗(yàn)成績(jī)：

同組姓名：

＊＊* ＊

實(shí)驗(yàn)日期：* ＊＊* ＊

指導(dǎo)教師:

批閱日期：

偏振光學(xué)實(shí)驗(yàn)

【 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?】。觀察光得偏振現(xiàn)象, , 驗(yàn)證馬呂斯定律;;

2..了解1 ／ 2 波片、１ １ ／ 4 波片得作用;;．掌握橢圓偏振光、圓偏振光得產(chǎn)生與檢測(cè)..【實(shí)驗(yàn)原理】1 ．光得偏振性

光就是一種電磁波,由于電磁波對(duì)物質(zhì)得作用主要就是電場(chǎng)，故在光學(xué)中把電場(chǎng)強(qiáng)度 E 稱(chēng)為光矢量。在垂直于光波傳播方向得平面內(nèi)，光矢量可能有不同得振動(dòng)方向,通常把光矢量保持一定振動(dòng)方向上得狀態(tài)稱(chēng)為偏振態(tài)。如果光在傳播過(guò)程中，若光矢量保持在固定平面上振動(dòng),這種振動(dòng)狀態(tài)稱(chēng)為平面振動(dòng)態(tài),此平面就稱(chēng)為振動(dòng)面（見(jiàn)圖 1)。此時(shí)光矢量在垂直與傳播方向平面上得投影為一條直線,故又稱(chēng)為線偏振態(tài).若光矢量繞著傳播方向旋轉(zhuǎn)，其端點(diǎn)描繪得軌道為一個(gè)圓,這種偏振態(tài)稱(chēng)為圓偏振態(tài)。如光矢量端點(diǎn)旋轉(zhuǎn)得軌跡為一橢圓，就成為橢圓偏振態(tài)(見(jiàn)圖 2）.2。偏振片

雖然普通光源發(fā)出自然光，但在自然界中存在著各種偏振光,目前廣泛使用得偏

振光得器件就是人造偏振片，它利用二向色性獲得偏振光（有些各向同性介質(zhì),在某種作用下會(huì)呈現(xiàn)各向異性，能強(qiáng)烈吸收入射光矢量在某方向上得分量，而通過(guò)其垂直分量,從而使入射得自然光變?yōu)槠窆?介質(zhì)得這種性質(zhì)稱(chēng)為二向色性.）.偏振器件即可以用來(lái)使自然光變?yōu)槠矫嫫窆狻鹌?也可以用來(lái)鑒別線偏振光、自然光與部分偏振光—-檢偏。用作起偏得偏振片叫做起偏器,用作檢偏得偏振器件叫做檢偏器。實(shí)際上,起偏器與檢偏器就是通用得。．馬呂斯定律

設(shè)兩偏振片得透振方向之間得夾角為α，透過(guò)起偏器得線偏振光振幅為A０,則透過(guò)檢偏器 得線偏振光得強(qiáng)度為I

式中I０ 為進(jìn)入檢偏器前(偏振片無(wú)吸收時(shí))線偏振光得強(qiáng)度。橢圓偏振光、圓偏振光得產(chǎn)生；1/2

波片與1/4

波片得作用

當(dāng)線偏振光垂直射入一塊表面平行于光軸得晶片時(shí)，若其振動(dòng)面與晶片得光軸成α角，該線偏振光將分為e 光、o 光兩部分,它們得傳播方向一致，但振動(dòng)方向平行于光軸得e 光與振動(dòng)方向垂直于光軸得o

光在晶體中傳播速度不同，因而產(chǎn)生得光程差為

位相差為

式中nｅ 為e 光得主折射率, ｎ o 為o 光得主折射率（正晶體中，δ 〉0,在負(fù)晶體中δ ＜0）。d 為晶體得厚度，如圖４ 所示。當(dāng)光剛剛穿過(guò)晶體時(shí),此兩光得振動(dòng)可分別表示如下:

式中

軌跡方程

原理圖

全波片／2 波片

1/4 波片

【實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄、實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算】

說(shuō)明：以下得所有測(cè)量數(shù)據(jù)中, , 電流得單位為，角度得單位為角度..． 驗(yàn)證馬呂斯定律

角度

420、989074

０、９56773

0、、904 ５090、8345６6

０、７5

０、6545090、552265

電流 ０、209 0、2 ０6 0、201 0、190 ０、１７5 0、１57 0、137 0、１1５ 角度 48 54 6

０、4 ４77 ３6

０、３4549 ２

0、２５0001

0、、165 ４35

0、、095 ４92

0、、043 ２2 ８

0、０10９２6

０

電流 0、０9４ 0、071 0、052 0、034 0、０18 0、0 ０７ 0、000 0、00 ０ 角度 ９6 １

１2 ６ 132 1 ３８0、0 １092 ６

0、、0 ４32２7

０、095491

０、1 ６5433

0、、249 ９980、34 ５490、44 ７73 ４0、552 ２62

電流 0、000 0、0 ０７ ０、01８ 0、０３3 0、０４9 ０、0 ６９ 0、0 ９２ 0、113 角度 １４4174 1800、、65450６

０、74 ９9 ９8

0、８34564

０、904５０70、9 ５677 ２0、98 ９07 ３

電流 0、1 ３7 0、15 ６ ０、176 0、19 １ 0、202 0、209 0、２09

作得函數(shù)圖像：

Origin 得數(shù)據(jù)分析：

Li ｎear Reg ｒｅssion through

ｏr ｉgin for

DAT Ａ２_B ：

Y = B ＊ X Par ａm ｅt ｅrａV? ａlue Err ｏr －-——--— －————-——-——-----－-—-－—-－—---－— －-—--—-－———-—---—-－-－— － Ａ Ａ－—?0? － Ｂ 0、2 ０928、4?、62 ３４3 Ｅ-４ —-——-————— －-－—--—-— －－－--－— －—— －—--———-—-—-— －-－-－---－－－—-— －— －-Ｒ ＲＮ?DS? Ｎ P

——--— －-—--－－---—-—-———-——-－－－－－－— －-——--—-－-－——-－—-－———-— －—-－ ０、99991、0?、00162 ３1 <0、0001 — －－－－—— －— －-—--－—--—---—-—-——-—--——-－— －－--－－———---－-— －-－————— 從以上得分析可知，電流大小 I 關(guān)于兩偏振片得夾角余弦得平方得數(shù)據(jù)點(diǎn)得直線擬合得相關(guān)系數(shù)ｒ=0、、99 １91,。

可知實(shí)際測(cè)得得數(shù)據(jù)點(diǎn)與理論值匹配。． 線偏振光通過(guò) 1/2

波片時(shí)得現(xiàn)象與 1 ／2 波片得作用／2

波 波 片轉(zhuǎn)過(guò)角度

初始 1

７0 ８０ 90 檢偏器 A 轉(zhuǎn)過(guò)角度

140-—— —-— 檢偏器得角度差

--—

0 ２０ —---—-說(shuō)明:最后兩個(gè)數(shù)據(jù)沒(méi)測(cè)，就是因?yàn)樵谧龅脮r(shí)候一時(shí)疏忽了，最后想要補(bǔ)做時(shí),時(shí)間已晚,老師建議我們不做了。

檢偏器得平均角度差 度 由上面得數(shù)據(jù)可以明顯地瞧出,１/2 波片每轉(zhuǎn) 10 度,檢偏器就需要轉(zhuǎn) 20 度,與理論值吻合。

觀察: :檢偏片固定,將1/2 波片轉(zhuǎn)過(guò)3６0°，能觀察到4次消光;1/2 波片固定，將檢偏片 轉(zhuǎn)過(guò) 3６０°,能觀察 2 次消光.由此分析線偏振光通過(guò)１／2 波片后，光得偏振狀態(tài)就是:光得偏振面偏離原來(lái)得角度就是波片光軸偏離角度得 2 倍.3 ． 用 用 1 ／４ 波片產(chǎn)生圓偏振光與橢圓偏振光

波片轉(zhuǎn) 20 度 角度

電流 0、０32 0、02 ２ ０、０1６ 0、０18 0、02 ７ 0、041 0、059 0、、0 ７８ 角度 8

０ １30 140 1 ５0

電流 0、097 0、11 ４ 0、126 0、132 0、130 0、122 0、108 ０、090 角度 160 １7

0 ２20 230 電流 0、07 ０ ０、０51 0、0 ３4 0、023 0、、0 １７ 0、0 ２0 ０、029 0、0 ４4 角度 24

290 ３00 31 ０ 電流 0、0 ６5 0、08 ５ ０、105 ０、12３ 0、134 ０、13８ ０、13６ 0、125 角度 3 ２０

電流 0、1 １０ 0、090 ０、069 0、050 ０、032

作角度與電流得極坐標(biāo)函數(shù)圖：

Ｉ～

在此基礎(chǔ)上作振幅與角度得函數(shù)圖:A~

分析:可以瞧出，該極坐標(biāo)函數(shù)圖象成“雙橢圓餅”形,在檢偏器所轉(zhuǎn)得０～360 度之間,共達(dá)到兩次消光,兩次最大值，這正就是橢圓偏振光得長(zhǎng)軸與短軸得位置。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)圖中可以瞧出，圖像少有傾斜，在２０度與２00 度左右達(dá)到真正消光，這就是因?yàn)槌跏冀嵌仍颉?/p>

波片轉(zhuǎn) 45 度 角度

６0 70 電流 0、0 ８1 0、081 0、080 0、0 ７9 0、07 ８ ０、0 ７６ 0、07 ４ 0、07 １ 角度 ８

0 1 ３0 1 ４０ １5 ０ 電流 0、０70 ０、0 ６9 0、０７0 0、06 ９ 0、070 0、072 0、073 0、075 角度 16 ０ 17

0 ２20 230 電流 0、07 ８ 0、0 ８0 0、082 0、084 0、、0 ８４、０、0 ８3 0、０82 0、、0 ８０ 角度 2 ４

29 ０ 30 ０ 31 ０ 電流 0、０78 0、076、０、0 ７4 0、0 ７3 ０、０7２ 0、0 ７2 0、072 0、０7３ 角度 3 ２

電流 0、0 ７４ ０、076 0、077 ０、０79、０、0 ８1

作角度與電流得極坐標(biāo)函數(shù)圖：I ～

在此基礎(chǔ)上作振幅與角度得函數(shù)圖：A ～

分析：從圖像中可以瞧出,函數(shù)形狀成近乎圓得橢圓,理論上應(yīng)該就是圓，還就是非常接近理論值。數(shù)據(jù)在 1１０度與 290 度左右但到最小值，在２0 度與 2０0左右達(dá)到最大值,這正就是橢圓偏振光得長(zhǎng)軸與短軸得位置。誤差會(huì)在后面誤差分析部分討論。

【對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果中得現(xiàn)象或問(wèn)題進(jìn)行分析、討論】

1.在做驗(yàn)證馬呂斯定律得實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于第一遍測(cè)量時(shí)出錯(cuò)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)得重做，所以在預(yù)習(xí)報(bào)告上有大量修改得痕跡。但就是,最后得到得結(jié)果非常準(zhǔn)確,擬合度極高，也使得多花去得時(shí)間很值得.2.在這里我想重點(diǎn)討論以下這個(gè)實(shí)驗(yàn)得一個(gè)誤差。上面得種種實(shí)驗(yàn)皆反映了在消光點(diǎn)得角度誤差，而且這個(gè)誤差不小。誤差現(xiàn)象為：在消光點(diǎn)附近得１0度左右得范圍內(nèi)，電流計(jì)得示數(shù)皆為 0,所以無(wú)法準(zhǔn)確地找出消光點(diǎn)得角度。所以實(shí)驗(yàn)作出得函數(shù)圖都有一定得傾斜。

在這里提出自己認(rèn)為可以在一定程度上消除這個(gè)誤差得方法：緩緩旋轉(zhuǎn)檢偏器，記下電流值為０得區(qū)間，取這個(gè)區(qū)間得中點(diǎn)為消光點(diǎn)。

3.誤差來(lái)源還有旋轉(zhuǎn)得轉(zhuǎn)向誤差，這就是由于齒輪之間得間隙引起得。誤差避免方法：只朝同一方向旋轉(zhuǎn).4.手電筒一類(lèi)得誤差:用手電在照波片或檢偏器上得刻度時(shí)，會(huì)導(dǎo)致進(jìn)入檢測(cè)器

得光強(qiáng)增大，導(dǎo)致電流值增大;手在旋轉(zhuǎn)波片或檢偏器時(shí)容易將入射光擋住，導(dǎo)致進(jìn)入檢測(cè)器得光強(qiáng)減小。誤差避免方法：每次測(cè)量電流時(shí)，使手與手電遠(yuǎn)離測(cè)量裝置。

5.上面得 A~圖中得Ａ不就是實(shí)際得Ａ值,而就是Ａ得一個(gè)固定得倍數(shù),改圖得作用僅僅就是反映偏振光得振幅隨著檢偏器得角度得相對(duì)變化。

【附頁(yè)】

思考題

１．求下列情況下理想起偏器與理想檢偏器兩個(gè)光軸之間得夾角為多少？（1)透射光就是入射自然光強(qiáng)得1/3。

（２）透射光就是最大透射光強(qiáng)度得１/３。

答：（1）因?yàn)樽匀还馔ㄟ^(guò)偏振片后，光強(qiáng)減為原來(lái)得一半,所以 得,。

（２)直接有馬呂斯定律: 得。

2.如果在互相正交得偏振片 P 1 與 P 2 中間插進(jìn)一塊1/4 波片，使其光軸跟起偏器 P １ 得光軸平行，那么透過(guò)檢偏器 P 2 得光斑就是亮得？還就是暗得？為什么?將 Ｐ 2 轉(zhuǎn)動(dòng)90°后，光斑得亮暗就是否變化？為什么？ 答：因?yàn)椴ㄆ廨S與起偏器平行，檢偏器由與之正交，所以光斑就是暗得。將其轉(zhuǎn)過(guò)90度后，兩者平行，所以光斑就是明亮得.4． 在第 2 題中用 1／2 波片代替 1/４ 波片，情況如何? 答：情況與 1/4 波片相同。

實(shí)驗(yàn)感想

這次實(shí)驗(yàn)就是我做得第 3 個(gè)實(shí)驗(yàn)，第２個(gè)光學(xué)實(shí)驗(yàn)。在這次實(shí)驗(yàn)中竟然就是最后一個(gè)完成。原因就是在實(shí)驗(yàn)中有兩次測(cè)量失敗,不得不重做.雖然就是最后一個(gè)做完,但就是在數(shù)據(jù)分析方面還就是發(fā)現(xiàn)自己得數(shù)據(jù)還就是測(cè)量得很出色得，自己在寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告得過(guò)程中也盡量使用計(jì)算機(jī),鍛煉了自己各方面得能力。助教老師也對(duì)我得實(shí)驗(yàn)報(bào)告得風(fēng)格以及我們小組得實(shí)驗(yàn)敬業(yè)度給與了認(rèn)可。

最后，感謝助教老師對(duì)我們小組得耐心指導(dǎo)與幫助！

第二篇：工程光學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)報(bào)告

工程光學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)報(bào)告

實(shí)驗(yàn)者：39172211----汪汝亮

39172213----范

博 39172212----陳文俊

【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

學(xué)習(xí)使用光學(xué)系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)軟件 ZEMAX，利用該仿真設(shè)計(jì)軟件掌握光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、光線追蹤、像質(zhì)評(píng)價(jià)、系統(tǒng)成型及仿真再現(xiàn)等基本應(yīng)用方法。

【實(shí)驗(yàn)設(shè)備】

ZEMAX軟件

【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】

1.ZEMAX功能、界面及數(shù)據(jù)輸入的演示。

2.單鏡片、雙鏡片、牛頓望遠(yuǎn)鏡的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。

【實(shí)驗(yàn)步驟及數(shù)據(jù)處理】

1.單鏡片

運(yùn)行ZEMAX軟件，按要求輸入3個(gè)波長(zhǎng)，在STO后插入一個(gè)面。輸入STO的材質(zhì)BK7，孔徑大小以及厚度。再輸入第一面及第二面鏡的曲率半徑100及-100.選中analysis 中的fans，得到圖形如下

矯正defocus,得到圖形如下

定義評(píng)價(jià)函數(shù)

最佳設(shè)計(jì)如下圖

Spot Diagram

Focal Shift

OPD 雙鏡片

叫出課程1的LDE，在STO后插入一個(gè)鏡片，定義第一面、第二面鏡材質(zhì)分別為BK7和SF1，優(yōu)化，叫出Chromatic Focus Shift，更改diameter,STO的thickness。得到下圖 Focal Shift

Ray Fan Curve

2D Layout

改變STO的Thickness得如下圖

Field Curvature 牛頓望遠(yuǎn)鏡

在STO的thickness中輸入-1000，curvature中鍵入-2000，GLASS為MIRROR，aperture為200，波長(zhǎng)選用0.550，觀察spot diagram，如下圖

Airy Disk

定義拋物面鏡

在反射鏡后放一個(gè)折鏡fold mirror,把STO的thickness改為-800，結(jié)果如下圖

在imagine plane前插一個(gè)dummy surface，3Dlay out 結(jié)果如下

在STO前插入一個(gè)surface，使其thickness為900，Aperture Type 為“Circular Obscuration”,Max Radius鍵入40，3Dlay out 觀察結(jié)果如下

【思考題解答】

1.當(dāng)前常用的光學(xué)設(shè)計(jì)軟件有ZEMAX、CODE V、OSLO、ASAP等等。2.用ZEMAX進(jìn)行光學(xué)設(shè)計(jì)的主要步驟：（1）新建鏡頭；（2）調(diào)用鏡頭；

（3）光路計(jì)算與優(yōu)化計(jì)算；（4）像質(zhì)評(píng)價(jià)。

【實(shí)驗(yàn)心得體會(huì)】

通過(guò)這次試驗(yàn)，我第一次接觸了光學(xué)設(shè)計(jì)軟件ZEMAX，并通過(guò)閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，自主完成了指導(dǎo)書(shū)上的仿真實(shí)驗(yàn)任務(wù)。雖然，僅僅通過(guò)這一次的ZEMAX仿真實(shí)驗(yàn)并不能使我們掌握該軟件的使用，但是有了這次的接觸，在以后的學(xué)習(xí)生活中再接觸到這種軟件就不會(huì)感到陌生了。

第三篇：光學(xué)實(shí)驗(yàn)心得體會(huì)

光學(xué)實(shí)驗(yàn)心得體會(huì)

本學(xué)期，我共做了六個(gè)基礎(chǔ)光學(xué)實(shí)驗(yàn)，它們是：實(shí)驗(yàn)6（應(yīng)用焦距儀測(cè)定焦距與頂焦距），實(shí)驗(yàn)10（應(yīng)用阿貝折射儀測(cè)量固、液體折射率），實(shí)驗(yàn)12（單色儀的調(diào)節(jié)與定標(biāo)），實(shí)驗(yàn)14（小型攝譜儀調(diào)節(jié)及最佳攝譜位置的確定），實(shí)驗(yàn)15（偏振光的產(chǎn)生、檢驗(yàn)、及強(qiáng)度測(cè)定），實(shí)驗(yàn)20（利用雙棱鏡干涉法測(cè)He-Ne激光波長(zhǎng)）。

轉(zhuǎn)眼間一個(gè)學(xué)期的光學(xué)實(shí)驗(yàn)課已經(jīng)結(jié)束，在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中我收獲很多。首先是學(xué)會(huì)了幾項(xiàng)重要光學(xué)儀器，如550型焦距儀、阿貝折射儀、單色儀、小型攝譜儀等的使用方法，并在實(shí)驗(yàn)操作的過(guò)程中熟悉了它們的使用技巧。對(duì)于這些儀器的使用，我會(huì)在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室之前做好實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，然后實(shí)驗(yàn)前認(rèn)真觀察老師的演示，這樣在自己的操作過(guò)程中，就能很快掌握操作方法和技巧，不僅有利于保護(hù)光學(xué)元件，而且能使自己順利高效的完成實(shí)驗(yàn)。

其次，光學(xué)實(shí)驗(yàn)自身所具有的嚴(yán)謹(jǐn)性、精密性對(duì)我們來(lái)說(shuō)也是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。這要求我們?cè)趯?shí)驗(yàn)過(guò)程中不得有一絲的馬虎，必須全神貫注，認(rèn)真對(duì)待實(shí)驗(yàn)操作，實(shí)事求是的記錄和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。在有數(shù)據(jù)測(cè)量的實(shí)驗(yàn)中，我們都會(huì)做多組平行實(shí)驗(yàn)，最終以取平均值的方法來(lái)減小實(shí)驗(yàn)誤差。這種嚴(yán)謹(jǐn)周密的實(shí)驗(yàn)態(tài)度，培養(yǎng)了我的細(xì)心和耐心，對(duì)我以后的學(xué)習(xí)生涯也將產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

最后，光學(xué)實(shí)驗(yàn)與其他實(shí)驗(yàn)相比，最吸引人的地方是它的神奇與美麗，在做單色儀的調(diào)節(jié)與定標(biāo)實(shí)驗(yàn)時(shí)，我剛一開(kāi)始實(shí)驗(yàn)就被視野中絢麗的各色光線所吸引，更為自己能調(diào)節(jié)出這樣的美景所自豪。其他各個(gè)實(shí)驗(yàn)，也都以不同的方式，向我們?cè)忈屩馀c影的神奇魅力！

對(duì)于光學(xué)實(shí)驗(yàn)，我還想提出一些自己的建議：第一點(diǎn)，希望實(shí)驗(yàn)室可以更新儀器設(shè)備，淘汰那些已經(jīng)損壞或者精確度大大降低的儀器。第二點(diǎn)，希望老師們可以調(diào)整實(shí)驗(yàn)安排，讓學(xué)生能在有限的實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)里，參與更多的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，以豐富我們的實(shí)驗(yàn)經(jīng)歷。

另外，謝謝所有光學(xué)實(shí)驗(yàn)室的老師們這一學(xué)期對(duì)我們的辛勤培養(yǎng)。祝老師們事業(yè)順利，生活幸福！

第四篇：光學(xué)實(shí)驗(yàn)心得

光學(xué)作為大學(xué)物理的重要組成部分，包含著很多方面的應(yīng)用。而光學(xué)實(shí)驗(yàn)正是我們向應(yīng)用靠近的一條路徑。本次實(shí)驗(yàn)為期五周，每周一次，第一周講解了實(shí)驗(yàn)需要注意的事項(xiàng)，其后我們分別進(jìn)行了邁克爾孫干涉儀調(diào)整級(jí)干涉現(xiàn)象觀察、激光全息照片的拍攝及觀察、分光儀調(diào)節(jié)及棱鏡頂角的測(cè)定、應(yīng)用阿貝折射儀測(cè)量固液體折射率的實(shí)驗(yàn)。

對(duì)于整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，我們不單明白每個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理，并有機(jī)的將書(shū)本上介紹的理論定理與實(shí)際結(jié)合起來(lái)。對(duì)于所學(xué)只是有了更深一步的理解，同時(shí)也激發(fā)了大家對(duì)于光學(xué)的強(qiáng)烈興趣，使得大家的學(xué)習(xí)更有動(dòng)力。在實(shí)驗(yàn)中，我們明白了做光學(xué)實(shí)驗(yàn)所必須注意的事項(xiàng)，以及大多數(shù)光學(xué)實(shí)驗(yàn)所需的實(shí)驗(yàn)環(huán)境和各種儀器的規(guī)范使用。實(shí)驗(yàn)中重要的一點(diǎn)是要嚴(yán)謹(jǐn)，對(duì)于精密儀器的調(diào)節(jié)過(guò)程雖然對(duì)于初學(xué)的我們顯得瑣碎，但卻時(shí)刻提醒我們需要保持嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。對(duì)于一個(gè)科研工作者來(lái)說(shuō)大膽的提出問(wèn)題是至關(guān)重要的，但小心的求證也是必備不可少的。在此期間我看到和我一起做試驗(yàn)的同學(xué)臉上認(rèn)真的表情，我感覺(jué)到認(rèn)真對(duì)待身邊的事情是一個(gè)吸引人的品質(zhì)，這也是科研人的魅力所在吧！

剛開(kāi)始做實(shí)驗(yàn)時(shí)覺(jué)得這是一件非常嚴(yán)肅的事情，以至于到實(shí)驗(yàn)室以后都不敢輕易的碰實(shí)驗(yàn)器材。現(xiàn)在想想還有點(diǎn)好笑。自己居然忘記了實(shí)驗(yàn)的真正的目的。難道不失為了去驗(yàn)證或是總結(jié)出一規(guī)律嗎？那不斷地發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤、不斷地調(diào)試、不斷地總結(jié)改正不就是實(shí)驗(yàn)的過(guò)程嗎？那又何必?fù)?dān)心會(huì)出錯(cuò)誤呢。有了這樣的想法后我就開(kāi)始了自己的探索之旅。錯(cuò)誤也的確很多，但現(xiàn)在暴露出問(wèn)題對(duì)于以后的實(shí)驗(yàn)是一個(gè)好的借鑒。而現(xiàn)在每次實(shí)驗(yàn)都覺(jué)得時(shí)間過(guò)得好快，一低頭一抬頭，一下午就這樣過(guò)去了。但我覺(jué)得這正是我進(jìn)入到實(shí)驗(yàn)狀態(tài)的表現(xiàn)，我現(xiàn)在很享受那種感覺(jué)?？梢哉f(shuō)是實(shí)驗(yàn)讓我靜下了我自己。

同時(shí)我也深刻體會(huì)到實(shí)事求是的精神對(duì)于實(shí)驗(yàn)的重要性。起初有一個(gè)數(shù)據(jù)和其他同學(xué)做出來(lái)不一樣，我就懷疑是不是自己做錯(cuò)了，看著大家都交上了結(jié)果，我真的就想把同學(xué)的結(jié)果抄上，這樣就不會(huì)一個(gè)人還在測(cè)數(shù)據(jù)了，但一想自己辛苦一下午就是為了抄上人家的數(shù)據(jù)嗎，于是就豁出去了，將自己的數(shù)據(jù)拿給了老師看，但老師并沒(méi)有說(shuō)數(shù)據(jù)有問(wèn)題于是就問(wèn)了一下老師，結(jié)果老師說(shuō)每組的器材都不一樣結(jié)果也會(huì)不一樣的。我長(zhǎng)舒一口氣，幸好自己沒(méi)有改。由此我明白了做實(shí)驗(yàn)必須得實(shí)事求是。

現(xiàn)在看來(lái)這不僅是一次光學(xué)實(shí)驗(yàn)更是一次無(wú)與倫比的學(xué)習(xí)的經(jīng)歷和考驗(yàn)。

第五篇：偏振總結(jié)

《偏振成像技術(shù)的進(jìn)展》

趙勁松

1.什么是偏振光？自然光是非偏振光，還是偏振光？

光波電矢量振動(dòng)的空間分布相對(duì)于光的傳播方向是對(duì)稱(chēng)的，這種光稱(chēng)為自然光。光波電矢量振動(dòng)的空間分布對(duì)于光的傳播方向失去對(duì)稱(chēng)性的現(xiàn)象叫做光的偏振。因此，自然光與偏振光是兩個(gè)相對(duì)的概念，自然光是完全非偏振光。

2.用什么參數(shù)描述偏振光？

Stokes向量：可以描述偏振光，部分偏振光和自然光。Jones矢量：[Ex,Ey]=[E0xe-i?1

E0ye-i?2]只能描述偏振光。邦加球：

3.光的傳播方式（自發(fā)輻射、反射、散射、透射和衍射）如何影響光的偏振特性，如何定量描述？

4.Fresnel 公式、Jones 矩陣、Mueller 矩陣在光波偏振現(xiàn)象中有何應(yīng)用？ 5.Rayleigh 散射和 Mie散射對(duì)光波的起偏作用及其異同點(diǎn)是什么？ 6.人造（目標(biāo)）物體與自然（背景）物體的偏振特性有何差異？ 7.偏振成像的工作原理是什么？ 8.有哪些技術(shù)方案可以實(shí)現(xiàn)偏振成像？

9.在設(shè)計(jì)偏振成像系統(tǒng)時(shí)，空間和時(shí)間分辨率如何權(quán)衡？ 10.偏振信息如何進(jìn)行圖像融合處理,以及可視化顯示？ 11.誤偏振信息的來(lái)源是什么，如何校正之？ 12.偏振成像有什么用途？

13.不同波段的偏振成像有何差別？ 14.如何研制偏振光學(xué)元器件？ 15.如何研制偏振探測(cè)器？

16.偏振光學(xué)元件和偏振成像整機(jī)性能如何描述和檢測(cè)？ 17.偏振成像如何建模和仿真？

18.在設(shè)計(jì)光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，偏振光線如何追跡？

19.如何建立偏振點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)（Polarization PSF），偏振傳遞函數(shù)（Polarization MTF）和噪聲等效線偏振度（Noise Equivalent Degree of Linear Polarization）數(shù)學(xué)模型，如何測(cè)量之？

問(wèn)題：

1.什么是線偏振度（DoLP）？

Exp(ix)＝cos x＋i sinx 1.1 Stokes向量

斯托克斯向量S=[S0,S1,S2,S3];S0=I=Ex2+Ey2；S1=I0°-I90°= Ex2-Ey2；S2=I45°-I-45°=2ExEycos?；S3=Ir-Il=2ExEysin?

1.2 偏振度(DoP)光束中偏振部分的光強(qiáng)度和整個(gè)光強(qiáng)度之比值。可表示為：

DoP=(S12+S22+S32)1/2/S0

DoP表達(dá)式原因：對(duì)于完全偏振光有S12+S22+S32=S02

1.3 偏振度測(cè)量：

測(cè)量原理（1）：根據(jù)Muller矩陣測(cè)量；

（1）示例：

令被討論的光分別通過(guò)以下四塊濾色片F(xiàn)1，F(xiàn)2，F(xiàn)3，F(xiàn)4：①每個(gè)濾色片對(duì)自然光的透過(guò)率為0.5；②每個(gè)濾色片的通過(guò)面均垂直于入射光；③F1各向同性，對(duì)任何入射光作用相同；F2透過(guò)軸沿x軸；F3透過(guò)軸與x軸夾角45°；F4對(duì)左旋圓偏振光不透過(guò)。測(cè)出通過(guò)濾色片后的光強(qiáng)I0，I1，I2，I3，則斯托克斯參量為

S0=2I0

S1=2I1-2I0 S2=2I2-2I0 S3=2I3-2I0 原理

a.光軸與x軸夾角為θ的線偏振片的Muller矩陣為

?1?1?cos2?M?2?sin2???0cos2?cos22?sin2?cos2?0sin2?sin2?cos2?sin22?00?0?? 0??0?b.延遲量為?，快軸為θ的理想線性相位延遲期的Muller矩陣為

?1?0M???0??00cos2??cos?sin2??1?cos??sin2?cos2?sin?sin2?220?1?cos??sin2?cos2?cos?cos22??sin22??sin?cos2???sin?sin2??? sin?cos2???cos??0C． 左旋圓偏振片：相當(dāng)于光先經(jīng)過(guò)一個(gè)45°線偏振片，再經(jīng)過(guò)1/4玻片，其Muller矩陣可表示為：

?1?1?0M?2?0??00??1?0100???001??1??0?10??000010??1?0000?1???010?2?0??000???10?000?? 000??0?10?01測(cè)量光束的Stokes向量為S=[S0,S1,S2,S3]；

經(jīng)過(guò)F1后，S(Null)=1/2[S0,S1,S2,S3]，因此I0=1/2 S0； 經(jīng)過(guò)F2后，S(0°)=1/2[S0+S1,S0+S1,0,0]，因此I1=1/2(S0+S1)； 經(jīng)過(guò)F3后，S(45°)= 1/2[S0+S2, 0, S0+S2,0]，因此I2=1/2(S0+S2)； 經(jīng)過(guò)F4后，S(R)=1/2[S0+S3,0,0, S0+S3]，因此I3=1/2(S0+S3)；

∴ 得出 S0=2I0；S1=2I1-2I0；S2=2I2-2I0；S3=2I3-2I0；

（2）示例：

把待測(cè)光分為4束，光信號(hào)經(jīng)過(guò)不同的光路:第1路直接進(jìn)入探測(cè)器(I0)； 第2、3路經(jīng)起偏器后進(jìn)入探測(cè)器，兩個(gè)起偏器透光軸的夾角為45°(I1,I2)；第4路先經(jīng)1/4波片，然后經(jīng)起偏器后進(jìn)入探測(cè)器，該起偏器的透光軸與第3路相同(I3)。用4個(gè)光探測(cè)器同時(shí)完成對(duì)某一瞬時(shí)Stokes矢量的測(cè)量, 然后計(jì)算DoP。

原理：

快軸方向?yàn)?°的相位延遲器的Muller矩陣為

?1?1?0M?2?0??00?100?? 0cos?sin???0?sin?cos??00光軸與x軸夾角為θ的線偏振片的Muller矩陣為

?1?1?cos2?M?2?sin2???0cos2?cos2?sin2?cos2?02sin2?sin2?cos2?sin22?00?0?? 0??0?光經(jīng)過(guò)相位延遲器，再經(jīng)過(guò)線性偏振片后，光強(qiáng)可表示為：

I(θ,?)=1/2[S0+S1cos2θ+S2sin2θcos?+S3sin2θsin?] 可以得出：

S0=2I0

S1=2I(0°, ?)-2I0

S2=2I(45°,0)-2I0 S3=2I(45°,π/2)-2I0

1.4 偏振片的方向怎么控制？

根據(jù)Stokes向量的推導(dǎo)過(guò)程，x、y軸是一個(gè)參考方向。

1.5 線偏振度(DoLP)光束中線偏振光的光強(qiáng)度和整個(gè)光強(qiáng)度之比值?？杀硎緸椋?/p>

DoP=(S12+S22+)1/2/S0 DoLP表達(dá)式原因：對(duì)于完全線偏振光有S12+S22=S02

2.Muller矩陣的推導(dǎo) 2.1 偏振器件的Muller矩陣

假設(shè)入射光的x、y方向的場(chǎng)強(qiáng)分別為Ex、Ey；通過(guò)器件后出射光x、y方向的場(chǎng)強(qiáng)分別為Ex?=pxEx，Ey?=pyEy。則： 入射光Stokes向量為： **S??EE?EExxyy? ExEx*?EyEy*ExEy*?EyEx*i?ExEy*?EyEx*????11?1?1???00??00001i0??ExEx*??*?EE0?yy???*1??ExEy????*EE?i???yx??

出射光Stokes向量為：

2*2*S????pxExEx?pyEyEypx2ExEx*?py2EyEy*??ExEx*??px2???2*?EE??yy???pxpxpy??ExEy*??0????*?ipxpy?EE???yx????000002pxpy0??S0???S0??1??0??S2????2pxpy???S3?0py2?py200pxpyExEy*?pxpyEyEx*00pxpyipxpy??11????1?1pxpy??00???ipxpy???000000ipxpy?ExEy*?EyEx*???0?0??11??i?i??1?px2?2p??x?0??0?py2?py20000pxpyipxpy?S0??S??1??S2????S3??px2?py2?221?px-py?02??0??px2-py2px2?py200∴其Muller矩陣為

?px2?py2?221?px-py02??0??px2-py2px2?py200002pxpy0??0? 0??2pxpy??02.2 線偏振片的Muller矩陣

假設(shè)入射光的光強(qiáng)為E，在x、y軸分量分別為Ex、Ey。偏振片與x軸夾角為θ。出射光光強(qiáng)為E?，在x、y軸分量分別為E?x、E?y。

yEyβEE'yxEβE'θE'xExx

則：Ex=Ecos?

Ey=Esin?

E?x = E?cosθ = Ecos(?-θ)cosθ = Ecos?cos2θ+Esin?sinθcosθ = Excos2θ+Eysinθcosθ E?y = E?sinθ = Ecos(?-θ)sinθ = Exsinθcosθ+Eysin2θ 那么，入射光的Stokes向量可表示為

**S??EE?EExxyy? ExEx*?EyEy*ExEy*?EyEx*i?ExEy*?EyEx*????11?1?1???00??00001i?ExEx*?0??ExEx*???*?*?EEEE0?yyyy??????M**?ExEy?1??ExEy??????**EEEE?i????yx???yx??

出射光的Stokes向量可表示為：

S?0 =(Excos2θ+Eysinθcosθ)(Excos2θ+Eysinθcosθ)*+(Exsinθcosθ+Eysin2θ)(Exsinθcosθ+Eysin2θ)*

= ExE*xcos2θ + ExE*ysinθcosθ + EyE*xsinθcosθ + EyE*ysin2θ

S?1 =(Excos2θ+Eysinθcosθ)(Excos2θ+Eysinθcosθ)*-(Exsinθcosθ+Eysin2θ)(Exsinθcosθ+Eysin2θ)*

= ExE*xcos2θcos2θ + ExE*ysinθcosθcos2θ + EyE*xsinθcosθcos2θ + EyE*ysin2θcos2θ

S?2 =(Excos2θ+Eysinθcosθ)(Exsinθcosθ+Eysin2θ)* +(Excos2θ+Eysinθcosθ)*(Exsinθcosθ+Eysin2θ)

= 2ExE*xcos3θsinθ + 2ExE*ysin2θcos2θ + 2EyE*xsin2θcos2θ + 2EyE*ycos3θsinθ S?3 =0 因此，有

?cos2??2cos?cos2?S????2sin?cos3??0??sin2?sin2?cos2?2sin3?cos?0sin?cos?sin?cos?cos2?2sin2?cos2?0?ExEx*???ExEx*?sin?cos?????*?EyEy*?sin?cos?cos2???EyEy???N *?ExEy*?2sin2?cos2???ExEy??????**EEEE0??????yx???yx?得到：

?cos2??2cos?cos2?-1S??NMS???2sin?cos3??0??sin2?sin2?cos2?2sin3?cos?0sin?cos?sin?cos?cos2?2sin2?cos2?0??11??sin?cos?cos2???1?12sin2?cos2???00??0???00sin?cos?00?00??S11??i?i?0?1?cos2?sin2?sin?cos??2cos?cos2?sin2?cos2?sin?cos?cos2????2sin?cos3?2sin3?cos?2sin2?cos2??000??cos2?sin2?0??1?cos22?sin2?cos2?0?1?cos2??S?2sin2?0?2?sin2?sin2?cos2???0000??sin?cos???11??sin?cos?cos2??1?1?12sin2?cos2??2?00??0???000?00??S1?i??1i? 2.3 快軸方向?yàn)?的相位延遲器的Muller矩陣

假設(shè)相位延遲期在電場(chǎng)正交方向產(chǎn)生的相位延遲兩為?，x方向相位超前?/2，y方向相位落后?/2。則：Ex?=Exe?/2，Ey?=Eye-?/2。

S0??ExEx*?EyEy*?S0S1??ExEx*?EyEy*?S1S2??e?ExEy*?e??EyEx*?cos??ExEy*?EyEx*??sin??ExEy*?EyEx*??cos?S2?sin?S3S3??e?iExEy*?e??iEyEx*?icos??ExEy*?EyEx*??sin??ExEy*?EyEx*???sin?S2?cos?S3

?S???0??1?S1???0∴

?????S2???0???0???S3???010??S0???0???S1?

0cos?sin???S2????0?sin?cos???S3?002.4 反射的偏振特性

（1）電介質(zhì)(不考慮介質(zhì)吸收)假設(shè)在介質(zhì)1中，入射光的Stokes向量為：

S0?EsEs*?EpEp*S1?EsEs*?EpEp*S2?EsEp*?EpEs*S3?i?EsEp*?iEpEs*?

則反射光的Stokes向量為：

??rs2EsEs*?rp2EpEp*S0S1??rs2EsEs*?rp2EpEp*??rsrpEsEp*?rsrpEpEs*S2S3??irsrp?EsEp*?iEpEs*?

式中，rs和rp分別表示入射光s分量和p分量菲涅爾反射系數(shù)?？梢郧蠼獬鲭娊橘|(zhì)的反射Muller矩陣為： ?r2s?r2p?221?rs?rpM?2?0???0r2s?r2pr2s?r2p00002rsrp0?????2rsrp??000?cos2??i??r??cos2??i??r?cos2??i??r?-cos2??i??r??002??2222001?tan??i??r???cos??i??r?-cos??i??r?cos??i??r??cos??i??r????????2?sin???00-2cos???cos???0??????ir?irir???000-2cos??i??r?cos??i??r?????

同理，可以求出電介質(zhì)的透射Muller矩陣為：

?t2s?t2p?221?ts?tpM?2?0???0t2s?t2pt2s?t2p00002tstp0?????2tstp??000?cos??i??r??1cos??i??r??1?00?2?200?cos??i??r??1cos??i??r??1???002cos??i??r?0??0002cos??i??r?????22

?sin2?isin2?r2?cos??i??r?sin??i??r??2（2）具有復(fù)折射率的材質(zhì)的Muller矩陣

——同時(shí)考慮材質(zhì)的反射、吸收、折射，計(jì)算得到材質(zhì)表面的反射Muller矩陣

一般材質(zhì)，具有反射、折射、吸收特性。其復(fù)折射率為?=n+ik，n表示折射率，k表示吸收因子。下式解出的為反射率和透射率。

反射Muller矩陣為：

??2s??2p?221??s??pM?02??0???2s??2p?2s??2p00002?s?p0??s??p??????sp1?M????2?0??02?s?p???000?s??p?s??p00002?s?p0?0?? 0??2?s?p??0（3）雙向偏振反射

Collet從電介質(zhì)和金屬表面推出了第一表面反射的米勒矩陣。對(duì)電介質(zhì)，米勒矩陣為：

這里。

金屬的彌勒矩陣為：

（3.77）

其中。

分別表示垂直入射平面和平行入射平面偏振的相位變化。由于材質(zhì)的折射率是個(gè)復(fù)數(shù)，這些相位變化可能會(huì)是非零的。結(jié)合（3.50），（3.51），（3.77），令?=0，可以從式(3.77)得到式(3.76)。

2.5 散射的偏振特性

（1）Mie 散射

主要描述氣溶膠分子的散射（0.1

主要描述大氣分子的散射（?<0.1,其中?=2πr/?）。

（3）大氣Muller矩陣

①

Modtran計(jì)算大氣透過(guò)率?計(jì)算Muller矩陣。難點(diǎn)：如果確定s、p分量的透過(guò)率？ ②

2.6 自發(fā)輻射的偏振特性

黑體是理想的發(fā)射體，可以看作不具有偏振特性。（1）鏡面輻射

材質(zhì)表面反射率可表示為：

其中，ψ表示發(fā)射角：觀測(cè)方向與目標(biāo)表面法線的夾角。由此可以推導(dǎo)出s、p分量的發(fā)射率

目標(biāo)表面輻射的偏振態(tài)可以表示為：

式中，||E||2=||Ex||2+||Ey||2=(?x+?y)Lb(?,T)目標(biāo)表面輻射Stokes向量可以表示為：

(2)粗糙表面的Stokes向量

式中，θ表示觀察方向與目標(biāo)表面法線的夾角。?、?表示微面元法線與目標(biāo)表面法線的夾角、微面元法線在xy平面投影與x軸夾角，它們描述了微面元法線的分布。

?表示粗糙度，單位μm。2.7 DIRSIG中的傳感器Muller矩陣

S表示偏振靈敏度

2.8 偏振成像原理

目標(biāo)輻射（偏振態(tài)S'）入射光(偏振態(tài)S)大氣Muller矩陣M1M1S+M2M1S+S'目標(biāo)反射（Muller矩陣M2）大氣M3(M2M1S+S')（Muller矩陣M3）M5M4M3(M2M1S+S')+S''探測(cè)器響應(yīng)和電路系統(tǒng)效應(yīng)產(chǎn)生Muller矩陣M5和額外Stokes向量S''M4M3(M2M1S+S')光學(xué)系統(tǒng)（Muller矩陣M4）偏振圖像輸出

3.Jones向量與Jones矩陣

Ex=E0xcos(?t-kz+?x)

Ey= E0ycos(?t-kz+?y)Jones向量表示為：

?Exei?x? E??i?y???Eye??

Jones矩陣為

?jJ??11?j21j12? j22??E?=JE 3.1 偏振器件Jones矩陣

假設(shè)入射光的x、y方向的場(chǎng)強(qiáng)分別為Ex、Ey；通過(guò)器件后出射光x、y方向的場(chǎng)強(qiáng)分別為Ex?=pxEx，Ey?=pyEy。則：

?Ex?ei?x??pxExei?x??pxE???i?y?????i?y?0?e???Ey???pyEye???i?0??Exex??i?y? py????Eye??3.2 線偏振片的Jones矩陣

假設(shè)入射光的光強(qiáng)為E，在x、y軸分量分別為Ex、Ey。偏振片與x軸夾角為θ。出射光光強(qiáng)為E?，在x、y軸分量分別為E?x、E?y。Ex=Ecos?

Ey=Esin?

E?x = E?cosθ = Ecos(?-θ)cosθ = Ecos?cos2θ+Esin?sinθcosθ = Excos2θ+Eysinθcosθ E?y = E?sinθ = Ecos(?-θ)sinθ = Exsinθcosθ+Eysin2θ

i?2?Ex?ei?x???Excos??Eysin?cos??ex??cos2????∴ E???i?y???i?y2??sin?cos???Eye????Exsin?cos??Eysin??e???i?sin?cos???Exex? ??i?y?2sin????Eye??4.紅外系統(tǒng)偏振特性分析

4.1 系統(tǒng)信號(hào)響應(yīng)特性對(duì)偏振測(cè)量的影響

（1）傳統(tǒng)測(cè)量方法

把待測(cè)光分為4束，光信號(hào)經(jīng)過(guò)不同的光路:第1路直接進(jìn)入探測(cè)器(I0)； 第2、3路經(jīng)起偏器后進(jìn)入探測(cè)器，兩個(gè)起偏器透光軸的夾角為45°(I1,I2)；第4路先經(jīng)1/4波片，然后經(jīng)起偏器后進(jìn)入探測(cè)器，該起偏器的透光軸與第3路相同(I3)。用4個(gè)光探測(cè)器同時(shí)完成對(duì)某一瞬時(shí)Stokes矢量的測(cè)量, 然后計(jì)算DoP。

快軸方向?yàn)?°的相位延遲器的Muller矩陣為

?1?1?0M?2?0??00?100?? 0cos?sin???0?sin?cos??00光軸與x軸夾角為θ的線偏振片的Muller矩陣為

?1?1?cos2?M?2?sin2???0cos2?cos22?sin2?cos2?0sin2?sin2?cos2?sin22?00?0?? 0??0?光經(jīng)過(guò)相位延遲器，再經(jīng)過(guò)線性偏振片后，光強(qiáng)可表示為：

I(θ,?)=1/2[S0+S1cos2θ+S2sin2θcos?+S3sin2θsin?] 可以得出：

S0=2I0

S1=2I(0°,0)-2I0

S2=2I(45°,0)-2I0 S3=2I(45°,π/2)-2I0

（2）系統(tǒng)信號(hào)響應(yīng)特性對(duì)偏振測(cè)量的影響

從傳統(tǒng)的Stokes測(cè)量方法可以看出，入射光的Stokes測(cè)量主要與通過(guò)偏振器件后光能量有關(guān)。但是，利用成像系統(tǒng)測(cè)量通過(guò)偏振器件后光能量時(shí)，成像系統(tǒng)輸出的電信號(hào)/圖像灰度信號(hào)，而不是光能量。然而成像系統(tǒng)輸出的電信號(hào)/圖像灰度信號(hào)不僅包含了響應(yīng)光能量產(chǎn)生的電信號(hào)/圖像灰度信號(hào)，而且包含了系統(tǒng)噪聲，并且系統(tǒng)的光學(xué)器件也會(huì)對(duì)這部分光能量產(chǎn)生衰減。因此，成像系統(tǒng)的信號(hào)響應(yīng)特性會(huì)對(duì)偏振測(cè)量產(chǎn)生影響。上述偏振測(cè)量過(guò)程，可以表示為：

成像系統(tǒng)信號(hào)響應(yīng)過(guò)程入射光L(L0,L1,L2,L3)偏振器件光學(xué)透過(guò)探測(cè)器響應(yīng)前置放大器轉(zhuǎn)換灰度量化① 入射光：輻射亮度為L(zhǎng)0，偏振態(tài)用Stokes向量可表示為L(zhǎng)(L0,L1,L2,L3)。

② 偏振器件：入射光通過(guò)偏振器件后，其Stokes向量可表示為L(zhǎng)(1)(L0(1),L1(1),L2(1),L3(1))

L(1)(L0(1),L1(1),L2(1),L3(1))=M(θ,?)L(L0,L1,L2,L3)③ 成像系統(tǒng)信號(hào)響應(yīng)：Vi??,???Gi?Ri????1?2A/D2圖像顯示Gray ?L0(1)??,??Ai4F?1?Moptics?2?optics???d??Di

Gri??,???255?Vi??,???Vmin?Vmax?Vmin?2255Gi?Vmax?VminR????4F?i1?L0(1)??,??Ai2?1?Moptics255Vmin255??d??D???opticsi2Vmax?VminVmax?Vmin?

④ 測(cè)量得到的Stokes向量可表示為

S0=2Gri S1=2Gri(0°,0)-2Gri

S2=2Gri(45°,0)-2Gri S3=2Gri(45°,π/2)-2Gri 對(duì)上式展開(kāi)可以得到：

500GiS0?2Gri?Vmax?Vmin?2?1?Ri????L0Ai4F2?1?Moptics??2??d??2optics??500Vmin500 Di?Vmax?VminVmax?Vmin500GiS1?2Gri?0?,0??2S0?Vmax?Vmin500GiS2?2Gri?45?,0??2S0?Vmax?VminR?????i1??L0(1)?0?,0??L0?Ai4F?1?Moptics?22?optics???d?

?2R?????i1??L0(1)?45?,0??L0?Ai4F?1?Moptics?22?optics???d?

500Gi???S3?2Gri?45?,??2S0?2?Vmax?Vmin??2?1??Ri??????????L0(1)?45?,??L0?Ai2???4F?1?Moptics?22?optics???d?

而入射光的實(shí)際Stokes向量為：

S0=L0

S1=2L(1)(0°,0)-2L0

S2=2 L(1)(45°,0)-2L0 S3=2 L(1)(45°,π/2)-2L0

⑤ 測(cè)量得到的偏振度 S12?S22?S32DoP?S0222???2(1)(1)???2??L0?,0?LA?L45?,0?LA????????00i00i????Gi?Ri????optics???d????Gi?Ri????optics???d??2222????4F1?M4F1?M?1???1??optics?optics?????2????(1)????2??L0?45?,??L0?Ai??2????2?2?LA????0i???GR?????Gi?Ri??????d??Di?Vmin?optics???d?i?i22optics???22?????4F?1?Moptics?4F?1?Moptics???1??1??????

而入射光的實(shí)際偏振度為： S12?S22?S32DoP?S02?L?0?,0??L???L?45?,0??L?(1)2(1)00002?2?(1)???? ??L0?45?,??L0?2????L024.2 成像系統(tǒng)MTF對(duì)偏振測(cè)量的影響

入射光偏振器件成像系統(tǒng)輸出圖像

① 入射光：輻射亮度為L(zhǎng)0，偏振態(tài)用Stokes向量可表示為L(zhǎng)(L0,L1,L2,L3)。

② 偏振器件：入射光通過(guò)偏振器件后，其Stokes向量可表示為L(zhǎng)(1)(L0(1),L1(1),L2(1),L3(1))

L(1)(L0(1),L1(1),L2(1),L3(1))=M(θ,?)L(L0,L1,L2,L3)③ 成像系統(tǒng)信號(hào)響應(yīng)：Vi??,???Gi?Ri????1?2?L0(1)??,??Ai4F?1?Moptics?22?optics???d??Di

Gri??,???255?Vi??,???Vmin?Vmax?Vmin?2255Gi?Vmax?VminR????4F?i1?L0(1)??,??Ai2?1?Moptics255Vmin255??d??D???i2opticsVmax?VminVmax?Vmin?

④ MTF