偏振态

摘要： 光子既是经典信息也是量子信息的理想载体。单个光子不仅可以携带自旋角动量,还可以携带轨道角动量。自旋角动量的研究历史比较悠久,早在1909年, Poynting就将宏观上光波的圆偏振态和微观上单个光子的自旋角动量联系起来。但直到1992年,荷兰Leidon大学的Allen等才在理论上确认光子也可以携带另外一种形式的角动量――轨道角动量,它来源于光波的螺旋相位。

摘要： 不同偏振特性光束受大气影响特性不尽相同,合理选取最优偏振态光束作为激光通信系统光源,可大大降低通信系统受大气湍流的影响。研究不同初始偏振态激光光束在大气中传输的光强闪烁效应,给出偏振态激光光束经大气传输后闪烁因子的表达式。设计并制作多参数高精度可控激光光源,并采用大气湍流模拟装置来模拟大气湍流,对不同初始偏振态激光光束在大气湍流中传输的光强闪烁效应进行实验研究。结果表明:当偏振角θ取值范围为45°≤θ<90°时,光束经过大气湍流传输后的闪烁因子随着θ的增大而减小;当0°<θ≤45°时,光束经过大气湍流传输后的闪烁因子随着θ的减小而减小;左旋圆偏振和右旋圆偏振激光光束的光强闪烁因子随湍流强度的变化趋势基本相同;与线偏振激光光束相比,左旋偏振光和右旋偏振光在相同的大气湍流强度下其光强闪烁因子均小于任何偏振角度的线偏振光;通过对激光通信系统的偏振态进行优化,可以有效抑制大气湍流对激光通信系统的影响,降低接收端光强起伏,降低激光通信系统误码率,有效提高激光通信系统性能。

摘要： 作为表征光具有振动偏向性的本征参量,一直以来偏振都是光场空域调控中重要的研究对象。相较于传统标量光场,具有偏振非均匀分布的矢量光场强调了这种振动偏向性会存在空间差异。早期研究者对矢量光场的调控研究仅限于单个二维平面,主要实现单一偏振参量的模式控制;在此基础上研究人员又对其振幅与相位进行控制,实现了涵盖三个基本调控自由度的多模态矢量光场生成。近年来随着多模态矢量光场在光信息传输、焦场设计、光学微操纵等领域的深度应用,其调控效率的提高与调控维度的纵向延伸两方面研究内容备受关注。研究人员一方面减少调控过程中不必要的能量损耗,另一方面对多模态矢量光场在三维空间中的的空间构型与传播演化过程进行了研究,总结了纵向变化规律,阐明了纵向调控机制,论证了纵向调控可行性。本文回顾了近年来多模态矢量光场的三维空域调控研究进展,首先介绍了数个近年来提出的具有高效化、紧凑化特点的新型矢量场生成装置;之后概述了三种目前相对有效的可实现三维空域多模态控制的矢量场调控方法及其相关调控案例,第一种方案考虑衍射过程,后两种方案则适用于聚焦过程;最后进行了简要总结与展望。

摘要： 得益于特殊的空间结构,振幅、相位、偏振态面内调控的光场在传输及与物质相互作用过程中展现了诸多引人瞩目的新效应和新现象。随着空间结构光场的深入研究和广泛应用,沿着传输方向的光场调控也逐渐引起注意,由此发展出了一系列具有新颖传播特性,以及空间三维结构的调控光场。本文综述了针对传输方向的光场调控研究进展,包括光场强度沿纵向的调控及由此构建的特殊三维结构光场、沿纵向具有特殊传输轨迹光场的产生原理及方法、绕光轴具有螺旋轨迹传输的光场及其螺旋传输特性、光场偏振态沿纵向调控的基本原理及两类偏振态纵向调控光场。

摘要： 实现对光场在时域和空域的多维度联合调控对于集成化、智能化和小型化光学系统的发展具有重要意义,在信息、生命、化学和材料等领域具有广泛的应用前景。光场调控研究一般可分为空域、时域以及时空域联合调控三个方面:空域调控主要研究光场的振幅、偏振态、相位、空间相干结构等空间分布的调控机制与方法,以实现具有特殊空间分布的新型光场;时域调控主要研究激光脉冲形状、脉宽、啁啾以及相干特性的调控,以产生极短极强激光。目前,光场调控研究主要涉及光场调控原理和技术、调控光场传输机理和特性、新型光场与物质相互作用、光场调控技术应用等。光场调控研究是当前光子学研究领域的热点。

摘要： 在太赫兹(THz)波与材料相互作用的研究中,传统的太赫兹时域光谱(terahertz time-domain spectroscopy,THz-TDS)通常仅探测某一偏振方向的脉冲THz波在与待测样品作用前后的幅值信息和相位信息的变化.然而对于各向异性、手性特征等材料的检测中,仅有样品的幅值和相位信息并不能给出样品物质完整的内在结构.各向异性、手性物质对不同偏振态的脉冲THz是非常敏感的,要通过THz光谱来反映这些手性物质的构型、构象等信息,就必须探测脉冲THz波作用样品前后的振幅、相位和偏振态.本文提出的脉冲THz波全息探测器(pulsed terahertz holographic detector,PTHD)由相互垂直的光电导天线阵元组成,可以通过一次扫描检测出脉冲THz电场在任意方向的正交分量,从而可同时检测出脉冲THz波作用样品前后的振幅、相位和偏振态的变化,故称为脉冲THz波全息探测器.实验和理论分析都验证了PTHD测量脉冲THz波偏振态的可靠性.同时,本文还利用响应矩阵分析了PTHD在0.1—2.2 THz光谱范围内具有良好的对称性.

摘要： 钛酸钡(BaTiO3)作为具有超高电光效应的铁电晶体,近年来已经成为光电子器件领域研究的前沿和热点之一。本文研究了BaTiO3晶体薄膜波导中光偏振态的变化与晶体双折射和波导结构的关系,从理论上对BaTiO3晶体薄膜波导结构的双折射与光偏振态之间的关系进行了建模,并通过实验得到了两种不同波导结构得到的输出光偏振态。进一步,结合理论和实验结果,分析了光偏振态变化与晶体双折射和波导结构的关系。

摘要： 首先利用菲涅尔反射公式,给出界面反射光s分量和p分量的光强反射率公式.然后分析并推导出自然光和部分偏振光分别入射介质界面时,反射形成的部分偏振光偏振度的一般表达式.对反射光偏振度的模拟分析表明,当自然光入射时,随入射角增加反射光的偏振度先增大后减小.当部分偏振光入射时,若Is>Ip,随入射角增加反射光的偏振度也是先增加后减小;若Is偏振态的这些变化规律,对改造光的偏振态以及反射光偏振态信息的应用具有实际意义.

摘要： 针对输电线路的雷击监测定位问题,提出一种基于导数极值局部最大值优化算法的雷击点定位方法.OPGW遭受雷击时,其内部通信光纤中传输光的偏振态由于Faraday效应产生突变.首先对偏振态信号进行降噪以及变换处理得到其幅度谱,然后采用导数极值局部最大值算法进行偏振态突变信号的起点位置寻优,通过记录偏振态突变信号到达偏振解调设备的时刻来实现雷击点定位.实验结果表明:导数极值局部最大值优化算法能够快速且准确的定位光偏振态突变信号波头,为输电线路雷击点的监测定位提供了一种新方法.

摘要： 水下量子密钥分配对保障水下通信安全具有十分重要的意义.本文研究不同温度或盐度的海水对光传输以及水下量子密钥分配的影响.本文在有限的范围内改变水槽中水的温度或盐度,在温盐均匀和有温盐差的海水信道中对出射光进行偏振测试,并进行了基于偏振编码的BB84协议水下量子密钥分配实验研究.研究表明:偏振光经过温盐均匀或有温盐差的模拟海水后其偏振态几乎不发生变化;在温盐均匀的海水中,温度或盐度的变化几乎不改变误码率,但在温盐不均匀的海水中,误码率随温盐差的增大呈增加趋势.

摘要： 基于偏振态的光纤链路状态检测技术的突出特点是对非损耗事件和损耗事件都具有很强的检测能力。对外界扰动更为敏感的物理量SOP进行了测量，实验和理论都证明r物理量SOP对外界多种扰动都很敏感。理论分析和数值模拟结果表明，该技术具有很高的灵敏度和事件定位准确度，将会有广泛的应用前景。

摘要： 不可区分态在量子计算和量子通信中有着广泛的应用,它表现出来的自由度间的不可区分性并非是量子系统独有的性质.以经典光场的偏振态和轨道角动量的空间模式构成混合不可区分态并对这个态进行研究,通过它对贝尔不等式的违反,验证它的自由度间的不可区分性.类比偏振的琼斯矩阵形式引入轨道角动量模式的矩阵表示,并给出轨道角动量模式变换与旋转的矩阵形式.通过对空间模式的周期演化在模式子空间引入Pancharatnam相位,不同的演化过程对应不同的Pancharatnam相位.通过这种办法使偏振与空间模式的不可区分态在整体上获得一相对相位.在线性基矢下测量,违反贝尔不等式的最大值随着相对相位呈周期性变化,对测量基矢引入同样的相对相位可以消除这种周期变化.

摘要： 本文提出了一种基于微环谐振腔的偏振转换器,通过在耦合区引入非对称波导结构改变了光的偏振态.与传统直线型结构的偏振转换器相比,该器件尺寸变小,同时兼具偏振转换器和微环谐振器的特性,既能实现偏振转换,又具有微环谐振器滤波的能力.仿真结果显示,输入横电模(TE模)光波,满足微环谐振条件的光波从下载端输出,且转换为横磁模(TM模),不满足谐振条件的光波从直通端输出,偏振态保持不变.

摘要： 电子回旋脉泽辐射是空间和天体物理中一种重要的辐射机制,通过该机制产生的射电波常常表现出反常模偏振特征.在太阳射电观测中,不同类型(不同物理环境)的射电辐射的偏振特性则较为复杂:它们有的具有强烈的反常模偏振,有的具有强烈的正常模偏振,也有的具有非常微弱的偏振特征.另一方面,阿尔文波是日地空间中常见的波模.近年来,一系列工作说明阿尔文波会对电子回旋脉泽的物理过程产生重要影响.特别地,高强度阿尔文波的出现可定性改变电子回旋脉泽辐射的偏振特性,即使得辐射由原来以反常模为主变为以正常模为主.本报告则进一步讨论了脉泽辐射在发生这一定性改变时所对应的阿尔文波的临界强度随各种物理参数的变化情况.首先采用天体观测中常见的具有低能截止特征的幂律谱高能电子来驱动脉泽辐射.根据计算的结果,在这种情形下阿尔文波的临界强度的典型值为0.1(相对于背景磁场强度,也即相对于背景磁场的能量密度为0.01).若考虑到这些高能电子同时被封闭的磁场结构(磁镜)捕获而因此具有损失锥分布,结果表明此时阿尔文波的临界强度可以明显变低.该报告结果或许能为人们讨论太阳Ⅰ型射电暴以及微波尖峰辐射的偏振特征提供一种新的思路.

摘要： 本文分析光外差测试频响的原理,提出了采用光外差法测试高频采样示波器滤波器频响的方案,分析了偏振态和波长稳定性对于测试结果的影响.实验结果表明,光外差法测试示波器光电模块频响方案可行,9.953Gbps滤波器下测试,3dB带宽频率处频响重复性小于0.1dB.

摘要： 为了解决用BSO晶体制作闪电电场传感器中旋光效应对电光效应的影响问题，需要从理论上对光的传播方程进行研究。本文通过对BSO晶体中电光效应和旋光效应对光的偏振态影响的研究，推导出了处于外加电场中的BSO晶体中光的传播方程的表达式，以及透过光强的表达式,研究了BSO晶体旋光性对电光效应的影响，通过理论分析提出了消除旋光效应的方法。给出了一种基于BSO晶体电光效应的闪电电场传感器的制作方法及测量系统框图，并通过仿真从理论证明了BSO晶体作为闪电电场传感器材料的可行性。

摘要： 基于旋转器件的多通道椭偏仪的设计使得它们可以用于诸如原位、实时等薄膜以及表面的分析。利用叠加光源组合可将光谱上限扩展至6.5 eV的远紫外波段。双旋转补偿器椭偏仪改变了入射以及反射光的偏振态，不仅可以得到传统椭偏角(ψ，△)，还可以得到反射光束的斯托克斯矢量。因此这可以提供光束截面上样品厚度变化信息，并可减小多重散射光效应，从而可以分析非均匀以及宏观粗糙表面。这些进展可用于平板显示技术中硅薄膜生长厚度演化的研究。

摘要： 本文主要是提出了一种新方法,可以用来表征圆偏光的特性.引入了一种特殊的仪器,即ELDIMEZ contrast,通过这种方法,人们可以直观的分辨出圆偏光和线偏光的差异.由于相对于线偏光,圆偏光对人眼更为健康的这种理念已经深入人心,故而可以直观表征圆偏光品质的这种方法对于圆偏光的液晶显示器的研究来说极其重要.

摘要： 本文主要是提出了一种新方法,可以用来表征圆偏光的特性.引入了一种特殊的仪器,即ELDIMEZ contrast,通过这种方法,人们可以直观的分辨出圆偏光和线偏光的差异.由于相对于线偏光,圆偏光对人眼更为健康的这种理念已经深入人心,故而可以直观表征圆偏光品质的这种方法对于圆偏光的液晶显示器的研究来说极其重要.

摘要： 本文主要是提出了一种新方法,可以用来表征圆偏光的特性.引入了一种特殊的仪器,即ELDIMEZ contrast,通过这种方法,人们可以直观的分辨出圆偏光和线偏光的差异.由于相对于线偏光,圆偏光对人眼更为健康的这种理念已经深入人心,故而可以直观表征圆偏光品质的这种方法对于圆偏光的液晶显示器的研究来说极其重要.

摘要： 本发明公开了一种基于相位调制偏振态编码QKD系统的两端偏振态初始化方法，包括：第二相位调制器的电压固定为0，第一相位调制器的相位从0至2π循环遍历，第一偏振控制器不断改变光的偏振态，直到第一单光子探测器和第二单光子探测器中的计数值保持不变；第一相位调制器的电压固定为0，第二相位调制器的相位从0至2π循环遍历，第二偏振控制器不断改变光的偏振态，直到第一单光子探测器和第二单光子探测器中的计数值保持不变；第一相位调制器的电压和第二相位调制器的电压均固定为0，第三偏振控制器不断改变光的偏振态，直到第二单光子探测器计数值达到最大值；本发明实现系统两端快速的光偏振态的坐标对齐，且保证系统自恢复性和稳定性。

摘要： 本发明涉及一种基于偏振态相干合成的偏振态成像深度重构方法，其包括步骤：S1：使偏振方向相互垂直的反射参考光与反射样品光进行相干合成，获得合成光，并测量所述合成光的偏振信息，获取当前深度的偏振光强图；S2：根据所述当前深度的偏振光强图导出Stokes参数，从而确定合成光的偏振态；S3：根据所述合成光的偏振态，求解所述当前深度的偏振信息。本发明所述的基于偏振态相干合成的偏振态成像深度重构方法具有数学运算简单、重构信息更加丰富的优点。

摘要： 本申请实施例公开了一种光偏振态控制装置，用于减小光偏振态控制设备的体积，并减小光信号偏振态控制的复杂度。本申请光偏振态控制装置包括：探测模块、控制电路模块以及偏振控制模块；探测模块用于获取目标光束的第一偏振态信息和第二偏振态信息，第一偏振态信息为目标光束入射偏振控制模块之前的偏振信息，第二偏振态信息为目标光束从偏振控制模块出射之后的偏振信息；控制电路模块用于根据目标光束的第一偏振态信息和第二偏振态信息确定目标控制电压；偏振控制模块用于根据目标控制电压调节目标光束的偏振态。

摘要： 本申请实施例公开了一种偏振态测量装置，应用于光通信领域。偏振态测量装置包括晶体，反射结构和探测器组。当入射光入射到第一反射结构时，产生第一反射光和第一透射光。第一反射光入射至第二反射结构，产生第二反射光和第二透射光。第二反射光入射至第三反射结构，产生第三反射光和第三透射光。探测器组用于测量第一透射光，第二透射光，第三透射光和第三反射光的四个光强度。四个光强度用于得到入射光的偏振态。本申请中的第一反射光和第二反射光经过晶体，可以增加传输矩阵的数量，从而提高设计偏振态测量装置的灵活性。

摘要： 本发明公开了一种偏振态检测系统中偏振态分析器的选择方法，该检测系统在测量装置中添加了空间变化的相位延迟器，从多次测量简化到一次测量，进一步的，为了此系统能普适到任意的空间变化的相位延迟器，在偏振态分析器的选择和控制上，进行了优化，优化步骤包括需要设定相位延迟器和偏振态分析器的穆勒矩阵信息；建立探测面强度分布模型以及建立强度分布模型和偏振几率密度模型的关系，并通过选取偏振几率密度的最大值对应的偏振态作为待测光偏振态，通过上述方法选定合适的偏振态分析器，与给选定的空间变化的相位延迟器匹配，以达到准确的偏振几率密度及偏振态测量结果。

摘要： 本发明公开了一种基于相位调制偏振态编码QKD系统的两端偏振态初始化方法，包括：第二相位调制器的电压固定为0，第一相位调制器的相位从0至2π循环遍历，第一偏振控制器不断改变光的偏振态，直到第一单光子探测器和第二单光子探测器中的计数值保持不变；第一相位调制器的电压固定为0，第二相位调制器的相位从0至2π循环遍历，第二偏振控制器不断改变光的偏振态，直到第一单光子探测器和第二单光子探测器中的计数值保持不变；第一相位调制器的电压和第二相位调制器的电压均固定为0，第三偏振控制器不断改变光的偏振态，直到第二单光子探测器计数值达到最大值；本发明实现系统两端快速的光偏振态的坐标对齐，且保证系统自恢复性和稳定性。

摘要： 本发明属于光通信技术领域，更具体地，涉及一种光偏振态的无限偏振跟踪系统及方法，其中方法包括以下步骤，二级调相器接收来自光发射机发出的一束偏振光，并调整偏振光的偏振态输出信号光，信号光包括第一信号光及第二信号光；提取模块提取信号光的X、Y偏振方向的光功率，并将其转换为电信号；处理模块接收电信号并处理得到X、Y偏振方向的光功率之差；处理模块通过dither算法对电信号进行处理，获得当前信号光的斯托克斯矢量，并根据斯托克斯矢量得到控制电压信号；二级调相器根据控制电压信号对偏振光进行偏振态调整，使得输出的信号光在庞加莱球上趋向S1＝0的圆环。本发明通过二级调相结构即可实现光偏振态的稳定。

摘要： 描述了一种偏振计，该偏振计通常具有：基片；在基片上的偏振分束器，将入射光束偏振分成光束；在基片上的干涉测量电路，由光束形成偏振分量；以及输出波导，输出偏振分量。干涉测量电路具有：第一功分器，将一个光束分到第一相位延迟波导和第二相位延迟波导中；第二功分器，其将另一个光束分到相对于第一相位延迟波导和第二相位延迟波导不对称的第三相位延迟波导和第四相位延迟波导中；第一偏振耦合器，将第一相位延迟波导和第三相位延迟波导耦合到彼此；以及第二偏振耦合器，将第二相位延迟波导和第四相位延迟波导偏振耦合到彼此，其中，偏振分量的强度和干涉测量电路的干涉测量图案指示入射光束的偏振态。

摘要： 本申请提供一种动态偏振度计及检测光的偏振态的方法。该动态偏振度计包括分光元件、检测元件、第一探测器、第二探测器和控制模块。其中，分光元件用于将入射光分为第一光束和第二光束；检测元件具有超构表面，设置于第二光束的光路上；第二光束透射超构表面后形成待检测透射光；第一探测器设置于第一光束的光路上，用于检测第一光束的功率；第二探测器设置于待检测透射光的光路上，用于检测待检测透射光的功率；控制模块包括数据处理单元，对测得的第一光束的功率和待检测透射光的功率进行处理得到入射光的偏振态参数。该偏振度计采用具有超构表面的检测元件使得装置体积小，结构简单，检测精度高。

摘要： 本实用新型属于一种兼有任意偏振态转化功能的光纤偏振态稳定装置，该稳定装置具有偏振控制器，由四个波片组成，是一种角度固定，相差可变的偏振控制器，其四个波片的角度分别是45°、0°、45°、0°，可变相差由施加在波片上的电压控制；偏振检测仪，用于检测偏振控制器输出信号的偏振态，它输出四路电压V0、V1、V2、V3，经模数转换后得到斯托克斯矢量的四个分量；数字模拟转换器和模拟数字转换器；数据处理单元，数据处理单元采用PSO算法搜索并跟踪要输出的目标偏振态，并将其反馈给偏振控制器以实现对入射光信号偏振态的稳定控制。本实用新型既可以将任意的输入光信号的偏振态转化成所需的目标偏振态，也可以实现在线跟踪，将输入光信号的偏振态稳定在目标偏振态上。