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  • 如何使用琼斯矩阵表面?

    作者:Zemax China 来源:投稿 时间:2018-11-15 17:57 阅读:5459 [投稿]
    这篇文章通过几个示例介绍了如何使用琼斯矩阵。

    概述

    琼斯矩阵 (Jones Matrix) 表面是一种非常简便的定义偏振元件的方法。这篇文章通过几个示例介绍了如何使用琼斯矩阵。本文使用的示例请从以下链接下载:

    https://customers.zemax.com/support/knowledgebase/Knowledgebase-Attachments/How-to-Use-the-Jones-Matrix-Surface/jones_matrix.aspx

    介绍

    光线追迹程序一般只考虑光线的几何属性(位置、方向和相位)。光线传播到一个表面时的全部信息可由坐标、方向余弦(光线与局部坐标轴的夹角)和相位(光线的光程及光程差)表示。

    在两种介质的分界处(例如玻璃和空气),光线的折射遵循斯涅耳定律 (Snell`s Law) 。通常情况下,那些在交界处发生的不影响光线方向的效应会被忽略。这些效应包括与入射角相关的电场振幅和相位的变化、两种介质的材料属性以及交界处的光学镀膜带来的影响。

    偏振分析是基于传统光线追迹的扩展功能,它会考虑光线传播穿过系统时产生的反射和吸收损耗,(包括光学镀膜的影响)。

    OpticStudio有完善的分析能力可以分析几乎任意光学膜层及双折射介质。但是当缺少实际数据支撑时,我们也可以使用一些简单的模型。例如,OpticStudio支持在没有实际数据的情况下,使用理想 (IDEAL) 或表格 (TABLE) 类型的镀膜进行建模。与之类似的是,我们也可以使用琼斯矩阵,理想的描述偏振器件,例如起偏器等。该方法不需要对偏振器件进行详细的实际建模,并且这是一个简单易用的“黑盒”系统,可以有效的模拟一些偏振现象。

    琼斯矩阵

    电场的振幅和偏振态可由向量E表示,它包含三个分量 {Ex, Ey, Ez} 且各分量均为复数。光线传播的方向向量由k表示,它也包含三个分量 {l, m, n},其中l, m, n为光线在x, y, z方向上的方向余弦。电场向量E必须垂直于方向向量k,因此:

    k·strong>E = 0

    因此可以推断出:

    Ex·l + Ey·m + Ez·n = 0

    任意两种介质的分界面都会对光的偏振产生影响,OpticStudio可以对这些影响进行详细的模拟,也可以建立理想化的偏振模型来模拟通用的偏振器件。在序列模式下,该模型表示为“琼斯矩阵”表面;在非序列模式下该模型表示为“琼斯矩阵”物体。“琼斯矩阵”根据下式描述琼斯向量(表示电场):


    其中A, B, C, D均为复数。您可以在透镜数据编辑器或非序列元件编辑器中分别输入这些复参数的实部和虚部。

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