stocks参量的测量

1、Stocks参量的测量,17121593 马栋,03,04-05,06-07,Stocks参量的定义,Stocks参量的测量原理,Stocks参量的简介,0811,Stocks参量的测量方法,Stocks参量的简介,斯托克斯于 1852 年在关于部分偏振光的研究中 引进了斯托克斯参量 ，用于表征各种偏振态 （SOP）。斯托克斯参量可以描述完全偏振光、部分偏 振光和完全非偏振光，也可以表征单色光或准单色 光，已经成为描述光强度和偏振态的重要工具。由于在实验上可通过测量光束的光强来确定斯托克斯参量，因此通过确定斯托克斯参量来确定光束的偏振态成了测量光偏振态的重要方法。偏振分析仪就是测量 光偏振态的

2、主要仪器，许多仪器就是采用测量斯托克 斯参量的方法来设计的。,Stocks参量的定义,引入四个参量：,(1),对于准单色光，振幅 和相位差与时间相关， 可将（2）式推广为：,(2),(3),Stocks参量的定义,polarized,unpolarized,(4),(5),Stocks参量的测量原理,由于于相位的测量较难以实现，所以直接根据（3） 式测量斯托克斯参量比较难。然而可以通过测量某些 光强值，并由（3）式计算出 4 个斯托克斯参量。下面将用准单色平面波的相干矩阵推导斯托克斯参量的测量原理。,Stocks参量的测量装置图,(6),(7),Stocks参量的测量原理,引进光波的相干矩阵

3、J表示:,(8),将相干矩阵元代入6式：,(9),对（8）式中的相干矩阵元取实部，由（3）式可将stocks参量用相干矩阵元表示为：,(10),表示对乘积矩阵每个元素做时间平均,Stocks参量的测量方法,测量方法一：,设被考察光是持续稳定的， 组合测量装置选取为一个相位延迟角为（/2）的补偿 器、一个可旋转线偏振器和一个光功率测量装置。,测量步骤：,（1）在光路中只加入一个可旋转线偏振器。 旋转偏振器分别使 为 0，45，90，135，测量得到 I(0,0)， I(45,0)， I(90,0)， I(135,0)； （2）在光路中偏振器前加一个相位延迟角 =/2 的补偿器（1/4 波片），

4、再旋转线偏振器分别使 为 45，90，测量得到 I （45,/2）， I （135,/2），然后将上述测量的光功率值分别代入（9）式，组成方程组并解得各个相干矩阵元为,(11),将11式代进10式,Stocks参量,(12),Stocks参量的测量方法,测量方法一：,总结：,用这种方法可实现实验测量光强值并计算斯托克斯 参量。在此测量方法下，如果要实现对被考查光斯托 克斯参量的高速实时测量，可用分功率器将待测量光 束均分成6束，同时测量(12)式中的 6 个光强值。这 种实时测量装置需要6个固定线偏振器、2个补偿器 和 6 个光功率测量装置。这种测量装置的好处是可以实时测量，不足是所用光学元件

5、较多，且光被均分成 6 束也偏多，会增加测量误差。FIBERPRO 公司的 SOP Analyzer 就是采用这种方法测量斯托克斯参量的，最高测量速度为 24 Hz，DOP 测量精度可以达到1%， 光功率测量精度为 0.2 dB，将测量的斯托克斯参量在 邦加球上的显示精度为0.6。,SOP AnalyzerSA2000 偏振态分析仪,Stocks参量的测量方法,测量方法二：,设被考查光是持续稳定的， 组合测量装置选取为一个相位延迟角为 /2 的补偿 器、一个可旋转线偏振器和一个光功率测量装置。,测量步骤：,(1)光路中直接测量被考察光的总光强 Itotal； (2)在光路中只加入线偏振器，通过

6、旋转线偏振器来改 变 角度，分别使 为 0，45，测量光强得到 I(0,0)， I(45,0)； (3)在光路中再加入相位延迟角为 /2 的补偿 器，通过旋转线偏振器来改变 角度使 为 0，测量光强得到 I(0,/2)。将测量所得光强值分别代入（9） 式求出相干矩阵元，再由（10）式得斯托克斯参量计算式。,（9）,（10）,（13）,Stocks参量,Stocks参量的测量方法,测量方法二：,测量stocks参量的实验装置,在此测量方法下，要实现对被考察光斯托克斯参 量的高速实时测量，需用分束器将光束均分成 4 束， 同时测量（13）式中的 4 个光强值。这种实时测量装置 需要 3 个固定线偏振器、 1 个补偿器和 4 个光功率测 量装置，如图 2 所示。图中有两路分别用两个固定线 偏振器测量 I(0