关于部分偏振光能量传递和偏振态的光线椭圆分析方法

刘超; 岑兆丰; 李晓彤; 许伟才; 尚红波; 能芬; 陈立

doi:10.7498/aps.61.134201

摘要

部分偏振光传播时的光强和偏振态变化情况比较复杂, 尤其是当大数值孔径成像时, 光束的偏振态还会影响成像质量. 本文提出一种用于分析部分偏振光能量传递和偏振态的光线椭圆方法, 采用光线椭圆叠加的办法来分析光束在各向同性的均匀介质中传输时能量和偏振态的变化情况, 同时直观性好, 计算量小. 论文最后, 对大数值孔径、高像质的齐明透镜系统讨论了入射无偏振光的能量、偏振态变化, 以及偏振效应问题. 结果表明, 大数值孔径使成像光束中TM偏振光强度相对增加, 影响成像对比度; 提高像方介质的折射率, 会改善此种偏振效应问题.

关键词:

Abstract

It is difficult to cope with the changes in power and polarization for partially polarized light. The light polarization will also affect the image quality, especially for imaging with large numerical aperture. A novel method of analyzing the power and the polarization state of partially polarized light is proposed in this paper. This method has a good intuitiveness and requires much smaller computation. An aplanatic lens system is simulated. Polarization effect caused is analyzed with this method. The results show that for the imaging light the intensity of TM polarized light relatively increases because of large numerical aperture, which will influence image contrast. Imaging in high refractive index medium can be used to improve this problem.

Keywords:

作者及机构信息

1.
浙江大学现代光学仪器国家重点实验室, 杭州 310027;

2.
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室, 长春 130033

基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 10875105, 60977010)、航空科学基金(批准号: 20090176001)和应用光学国家重点实验室开发基金(批准号: Y1Q03FQK09) 资助的课题.

Authors and contacts

1.
State Key Laboratory of Modern Optical Instrumentation, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China;

2.
State Key Laboratory of Applied Optics, Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Phisics, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130033, China

Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 10875105, 60977101), the Aviation-Science Foundation of China (Grant No. 20090176001), and the Open Foundation of State Key Laboratory of Applied Optics (Grant No. Y1Q03FQK09).

参考文献

[1]	Hong K, Jia B H, Min G 2010 Opt. Express 18 10813
[2]	Schön E, Munhoz F, Gasecka A, Brustlein S, Brasselet S 2008 Opt. Express 16 20891
[3]	Yu G B, Yao H M, Liu Y Y, Hu S 2003 China Electronics Manufacturing Technology Forum ShenZhen, China, August 6-9, 2003 p388 (深圳: CIPC, 中国电子学会生产技术分会)
[4]	Zhang Y L, Zhao Y Q, Zhan Q W, Li Y P 2006 Acta Phys. Sin. 55 1253 (in Chinese) [张艳丽, 赵逸琼, 詹其文, 李永平 2006 55 1253]
[5]	Zhang J, Kim Y, Yang S H, Milster T D 2010 J. Opt. Soc. Am. A 27 2272
[6]	Wang C, Yuan J H, Wang G Y, Xu Z Z 2003 Acta Phys. Sin. 52 3014 (in Chinese) [王琛, 袁景和, 王桂英, 徐至展 2003 52 3014]
[7]	Yuan C J, Situ G H, Pedrini G, Ma J, Osten W G 2011 Appl. Opt. 5 B6
[8]	Tschimwang A, Zhan Q 2010 Appl. Opt. 49 1574
[9]	Su H M, Zheng X G, Wang X 2002 Acta Phys. Sin. 51 1044 (in Chinese) [苏慧敏, 郑锡光, 王霞 2002 51 1044]
[10]	Zhang E F, Dai H Y 2011 Acta Phys. Sin. 60 064209 (in Chinese) [张二峰, 戴宏毅 2011 60 064209]
[11]	Freniere E R, Gregory G G 1999 SPIE Conference on Optical Design and Analysis Software Denver, Colorado July 1999 p148
[12]	Liu Ch, Liu Q Sh, Cen Zh F, Li X T 2010 SPIE Conference on Optical Design and Testing Beijing, China, Oct. 18-21, 2010 p78490G-1
[13]	Born M, Wolf E (translated by Yang X S) 2009 Principles of Optics (7th Edition) (Beijing: Publishing House of Electronics Industry) p39-45 (in Chinese) [马科斯·波恩, 埃米尔·沃耳夫著杨葭荪译 2009 光学原理 (第7版) (北京：电子工业出版社) 第39-45页]
[14]	Cen Zh F, Li X T 2010 Acta Phys. Sin. 59 5784 (in Chinese) [岑兆丰, 李晓彤 2010 59 5784]
[15]	Yu D Y, Tan H Y 2005 Engineering Optics (2ed Edition) (Beijing: China Machine Press) p420-422 (in Chinese) [郁道银, 谈恒英 2005 工程光学 (第2版) (北京: 机械工业出版社) 第420-422页]
[16]	Lindlein N, Quabis S, Peschel U, Leuchs G 2007 Opt. Express 15 5827
[17]	Yu G B 2006 Ph. D. Dissertation (Sichuan: the Institute of Optics and Electronics, Chinese Academy of Sciences) (in Chinese) [余国彬 2006 百纳米级微细图形投影光学光刻偏振成像原理及方法研究博士学位论文 (四川: 中国科学院光电技术研究所)]
[18]	Lerman G M, Levy U 2008 Opt. Express 16 4567

施引文献

[1]	Hong K, Jia B H, Min G 2010 Opt. Express 18 10813
[2]	Schön E, Munhoz F, Gasecka A, Brustlein S, Brasselet S 2008 Opt. Express 16 20891
[3]	Yu G B, Yao H M, Liu Y Y, Hu S 2003 China Electronics Manufacturing Technology Forum ShenZhen, China, August 6-9, 2003 p388 (深圳: CIPC, 中国电子学会生产技术分会)
[4]	Zhang Y L, Zhao Y Q, Zhan Q W, Li Y P 2006 Acta Phys. Sin. 55 1253 (in Chinese) [张艳丽, 赵逸琼, 詹其文, 李永平 2006 55 1253]
[5]	Zhang J, Kim Y, Yang S H, Milster T D 2010 J. Opt. Soc. Am. A 27 2272
[6]	Wang C, Yuan J H, Wang G Y, Xu Z Z 2003 Acta Phys. Sin. 52 3014 (in Chinese) [王琛, 袁景和, 王桂英, 徐至展 2003 52 3014]
[7]	Yuan C J, Situ G H, Pedrini G, Ma J, Osten W G 2011 Appl. Opt. 5 B6
[8]	Tschimwang A, Zhan Q 2010 Appl. Opt. 49 1574
[9]	Su H M, Zheng X G, Wang X 2002 Acta Phys. Sin. 51 1044 (in Chinese) [苏慧敏, 郑锡光, 王霞 2002 51 1044]
[10]	Zhang E F, Dai H Y 2011 Acta Phys. Sin. 60 064209 (in Chinese) [张二峰, 戴宏毅 2011 60 064209]
[11]	Freniere E R, Gregory G G 1999 SPIE Conference on Optical Design and Analysis Software Denver, Colorado July 1999 p148
[12]	Liu Ch, Liu Q Sh, Cen Zh F, Li X T 2010 SPIE Conference on Optical Design and Testing Beijing, China, Oct. 18-21, 2010 p78490G-1
[13]	Born M, Wolf E (translated by Yang X S) 2009 Principles of Optics (7th Edition) (Beijing: Publishing House of Electronics Industry) p39-45 (in Chinese) [马科斯·波恩, 埃米尔·沃耳夫著杨葭荪译 2009 光学原理 (第7版) (北京：电子工业出版社) 第39-45页]
[14]	Cen Zh F, Li X T 2010 Acta Phys. Sin. 59 5784 (in Chinese) [岑兆丰, 李晓彤 2010 59 5784]
[15]	Yu D Y, Tan H Y 2005 Engineering Optics (2ed Edition) (Beijing: China Machine Press) p420-422 (in Chinese) [郁道银, 谈恒英 2005 工程光学 (第2版) (北京: 机械工业出版社) 第420-422页]
[16]	Lindlein N, Quabis S, Peschel U, Leuchs G 2007 Opt. Express 15 5827
[17]	Yu G B 2006 Ph. D. Dissertation (Sichuan: the Institute of Optics and Electronics, Chinese Academy of Sciences) (in Chinese) [余国彬 2006 百纳米级微细图形投影光学光刻偏振成像原理及方法研究博士学位论文 (四川: 中国科学院光电技术研究所)]
[18]	Lerman G M, Levy U 2008 Opt. Express 16 4567

[1]	刘劼, 陈伟, 杨秋琳, 穆根, 高昊, 申滔, 杨思华, 张振辉. 偏振光声成像技术的研究与发展. , 2023, 72(20): 204202. doi: 10.7498/aps.72.20230900
[2]	刘小娟, 李占琪, 金志刚, 黄智, 魏加争, 赵存陆, 王战涛. 电驱动引发液滴弹跳过程中的能量转换. , 2022, 71(11): 114702. doi: 10.7498/aps.71.20212133
[3]	苏欣, 黄天烨, 王军转, 刘媛, 郑有炓, 施毅, 王肖沐. 圆偏振光伏效应. , 2021, 70(13): 138501. doi: 10.7498/aps.70.20210498
[4]	刘昊华, 王少华, 李波波, 李桦林. 缺陷致非线性电路孤子非对称传输. , 2017, 66(10): 100502. doi: 10.7498/aps.66.100502
[5]	钱鸿鹄, 孟炳寰, 袁银麟, 洪津, 张苗苗, 李双, 裘桢炜. 星载多角度偏振成像仪非偏通道全视场偏振效应测量及误差分析. , 2017, 66(10): 100701. doi: 10.7498/aps.66.100701
[6]	李旸晖, 郝翔, 史召邑, 帅少杰, 王乐. 光学薄膜诱导偏振像差对大数值孔径光学系统聚焦特性的影响. , 2015, 64(15): 154214. doi: 10.7498/aps.64.154214
[7]	王锋, 陈天江, 雒仲祥, 鲁燕华, 万敏, 彭博, 尹新启. 基于长脉冲光源的钠信标回光特性实验研究. , 2014, 63(1): 014208. doi: 10.7498/aps.63.014208
[8]	夏静, 张溪超, 赵国平. 易轴取向对Nd2Fe14B/α-Fe双层膜退磁过程影响的微磁学分析. , 2013, 62(22): 227502. doi: 10.7498/aps.62.227502
[9]	王雪娟, 袁萍, 岑建勇, 张廷龙, 薛思敏, 赵金翠, 许鹤. 依据光谱研究闪电放电通道的半径及能量传输特性. , 2013, 62(10): 109201. doi: 10.7498/aps.62.109201
[10]	支绍韬, 章海军, 张冬仙. 基于大数值孔径环形光锥照明的超分辨光学显微成像方法研究. , 2012, 61(2): 024207. doi: 10.7498/aps.61.024207
[11]	陶锋, 陈伟中, 许文, 都思丹. 基于非线性超传导的能流不对称传输现象的研究. , 2012, 61(13): 134103. doi: 10.7498/aps.61.134103
[12]	贺平逆, 吕晓丹, 赵成利, 宁建平, 秦尤敏, 苟富均. F原子与SiC(100)表面相互作用的分子动力学模拟. , 2011, 60(9): 095203. doi: 10.7498/aps.60.095203
[13]	马文, 祝文军, 张亚林, 陈开果, 邓小良, 经福谦. 纳米多晶金属样本构建的分子动力学模拟研究. , 2010, 59(7): 4781-4787. doi: 10.7498/aps.59.4781
[14]	姜明, 苟富均, 闫安英, 张传武, 苗峰. BeO分子在不同方向外电场中的能量和光谱. , 2010, 59(11): 7743-7748. doi: 10.7498/aps.59.7743
[15]	张涛. 光与电子之间能量交换的一个诱因. , 2009, 58(1): 234-237. doi: 10.7498/aps.58.234
[16]	黄时中, 马堃, 吴长义, 倪秀波. 氦原子1sns组态能量及其相对论修正. , 2008, 57(9): 5469-5475. doi: 10.7498/aps.57.5469
[17]	郑瑞伦. 圆柱状量子点量子导线复合系统的激子能量和电子概率分布. , 2007, 56(8): 4901-4907. doi: 10.7498/aps.56.4901
[18]	张艳丽, 赵逸琼, 詹其文, 李永平. 高数值孔径聚焦三维光链的研究. , 2006, 55(3): 1253-1258. doi: 10.7498/aps.55.1253
[19]	舒瑜, 张建民, 徐可为. Pt(110)表面自吸附原子能量和力的改进分析型嵌入原子法分析. , 2006, 55(8): 4103-4110. doi: 10.7498/aps.55.4103
[20]	王骐, 陈建新, 夏元钦, 陈德应. 基于OFI椭圆偏振光场等离子体中电离电子能量分布的研究. , 2002, 51(5): 1035-1039. doi: 10.7498/aps.51.1035

计量

文章访问数: 7319
PDF下载量: 1202
被引次数: 0

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

搜索

留言板