偏振光和光學(xué)系統(tǒng)（第1卷）

目錄

作者簡(jiǎn)介15
致謝16
前言17
這本書是怎么產(chǎn)生的19
建議的課程21
章節(jié)導(dǎo)覽23
學(xué)習(xí)特征37
縮略語(yǔ)表39
第1章 引言和概述
1.1偏振光
1.2偏振態(tài)和龐加萊球
1.3偏振元件和偏振特性
1.4偏振測(cè)量術(shù)和橢偏測(cè)量術(shù)
1.5各向異性材料
1.6光學(xué)系統(tǒng)中的典型偏振問(wèn)題
1.6.1偏振器的角度相關(guān)性
1.6.2延遲器的波長(zhǎng)和角度相關(guān)性
1.6.3透鏡中的應(yīng)力雙折射
1.6.4液晶顯示器和投影儀
1.7光學(xué)設(shè)計(jì)
1.7.1偏振光線追跡
1.7.2透鏡的偏振像差
1.7.3高數(shù)值孔徑波前
1.8歷史發(fā)展回顧
1.9偏振光學(xué)參考書籍
1.10習(xí)題集
1.11參考文獻(xiàn)
第2章 偏振光
2.1偏振光的描述
2.2偏振矢量
2.3偏振矢量的性質(zhì)
2.4在各向 介質(zhì)中傳播
2.5磁場(chǎng)、光通量和偏振光通量
2.6瓊斯矢量
2.7總相位的演化
2.8瓊斯矢量的旋轉(zhuǎn)
2.9線偏振光
2.10圓偏振光
2.11橢圓偏振光
2.12正交瓊斯矢量
2.13基矢量的改變
2.14瓊斯矢量的相加
2.15偏振光通量分量
2.16偏振矢量轉(zhuǎn)換為瓊斯矢量
2.17遞減相位符號(hào)規(guī)則
2.18遞增相位符號(hào)規(guī)則
2.19光源的偏振態(tài)
2.20習(xí)題集
2.21參考文獻(xiàn)
第3章 斯托克斯參量和龐加萊球
3.1多色光的描述
3.2斯托克斯參量的唯象定義
3.3非偏振光
3.4部分偏振光和偏振度
3.5光譜帶寬
3.6偏振橢圓的旋轉(zhuǎn)
3.7線偏振斯托克斯參量
3.8橢圓偏振參量
3.9正交偏振態(tài)
3.10斯托克斯參量和瓊斯矢量的符號(hào)規(guī)則
3.11偏振光通量及斯托克斯參量和瓊斯矢量之間的變換
3.12斯托克斯參量的非正交坐標(biāo)系
3.13龐加萊球
3.14龐加萊球的平面展開
3.15總結(jié)和結(jié)論
3.16習(xí)題集
3.17參考文獻(xiàn)
第4章 偏振光干涉
4.1引言
4.2光波的疊加
4.3干涉儀
4.4近似平行單色平面波的干涉
4.5大角度平面波干涉
4.6全息術(shù)中的偏振考慮
4.7偏振光束的疊加
4.7.1兩束不同頻率的偏振光疊加
4.7.2多色光束的疊加
4.7.3一個(gè)高斯波包的例子
4.8總結(jié)
4.9習(xí)題集
4.10參考文獻(xiàn)
第5章 瓊斯矩陣及偏振特性
5.1引言
5.2二向色性和雙折射材料
5.3二向衰減和延遲
5.3.1二向衰減
5.3.2延遲
5.4瓊斯矩陣
5.4.1本征偏振
5.4.2瓊斯矩陣標(biāo)記法
5.4.3瓊斯矩陣的旋轉(zhuǎn)
5.5偏振器和二向衰減器的瓊斯矩陣
5.5.1偏振器的瓊斯矩陣
5.5.2線性二向衰減器瓊斯矩陣
5.6延遲器的瓊斯矩陣
5.6.1線性延遲器的瓊斯矩陣
5.6.2圓延遲器的瓊斯矩陣
5.6.3渦旋延遲器
5.7廣義二向衰減器和延遲器
5.7.1線性二向衰減器
5.7.2橢圓二向衰減器
5.7.3橢圓延遲器
5.8非偏振瓊斯矩陣的振幅和相位變化
5.9瓊斯矩陣的矩陣性質(zhì)
5.9.1厄米矩陣： 二向衰減
5.9.2酉矩陣和酉變換： 延遲器
5.9.3極分解法： 將延遲和二向衰減分開
5.10遞增相位符號(hào)約定
5.11總結(jié)
5.12習(xí)題集
5.13參考文獻(xiàn)
第6章 米勒矩陣
6.1引言
6.2米勒矩陣
6.3偏振元件序列
6.4非偏振的米勒矩陣
6.5偏振元件繞光束方向的旋轉(zhuǎn)
6.6延遲器的米勒矩陣
6.7偏振器和二向衰減器的米勒矩陣
6.7.1基本的偏振器
6.7.2透過(guò)率和二向衰減
6.7.3偏振度
6.7.4二向衰減器
6.8龐加萊球的操作
6.8.1延遲器在龐加萊球面上的操作
6.8.2旋轉(zhuǎn)線性延遲器的操作
6.8.3偏振器和二向衰減器的操作
6.8.4偏振特性的表示
6.9弱偏振元件
6.10非退偏的米勒矩陣
6.11退偏
6.11.1退偏指數(shù)和平均偏振度
6.11.2偏振度面和偏振度圖
6.11.3米勒矩陣的物理可實(shí)現(xiàn)性測(cè)試
6.11.4弱退偏元件
6.11.5米勒矩陣相加
6.12瓊斯矩陣和米勒矩陣的關(guān)聯(lián)
6.12.1使用張量積將瓊斯矩陣轉(zhuǎn)換為米勒矩陣
6.12.2使用泡利矩陣將瓊斯矩陣轉(zhuǎn)換為米勒矩陣
6.12.3將米勒矩陣轉(zhuǎn)換為瓊斯矩陣
6.13用米勒矩陣實(shí)現(xiàn)光線追跡
6.13. 射的米勒矩陣
6.13.2反射的米勒矩陣
6.14米勒矩陣的起源
6.15習(xí)題集
6.16參考文獻(xiàn)
第7章 偏振測(cè)量術(shù)
7.1引言
7.2偏振測(cè)量?jī)x能看到什么？
7.3偏振測(cè)量?jī)x
7.3.1光測(cè)量偏振測(cè)量?jī)x
7.3.2樣品測(cè)量偏振測(cè)量?jī)x
7.3.3 的和不 的偏振測(cè)量?jī)x
7.3.4偏振發(fā)生器和偏振分析器
7.4偏振測(cè)量和數(shù)據(jù)約簡(jiǎn)的數(shù)學(xué)方法
7.4.1斯托克斯偏振測(cè)量術(shù)
7.4.2米勒矩陣元素的測(cè)量
7.4.3米勒數(shù)據(jù)約簡(jiǎn)矩陣
7.4.4零空間與偽逆
7.5偏振測(cè)量?jī)x的分類
7.5.1時(shí)序偏振測(cè)量?jī)x
7.5.2調(diào)制偏振測(cè)量?jī)x
7.5.3分振幅
7.5.4分孔徑
7.5.5成像偏振測(cè)量?jī)x
7.6斯托克斯偏振測(cè)量?jī)x配置
7.6.1同時(shí)偏振測(cè)量
7.6.2旋轉(zhuǎn)元件偏振測(cè)量術(shù)
7.6.3可變延遲器和固定偏振器組合的偏振測(cè)量?jī)x
7.6.4光彈調(diào)制器偏振測(cè)量?jī)x
7.6.5MSPI和MAIA成像偏振測(cè)量?jī)x
7.6.6實(shí)例： 大氣偏振圖像
7.7樣品測(cè)量偏振測(cè)量?jī)x
7.7.1偏光鏡
7.7.2米勒偏振測(cè)量術(shù)配置
7.8解讀米勒矩陣圖像
7.9校準(zhǔn)偏振測(cè)量?jī)x
7.10偏振圖像中的偽影
7.10.1像素未對(duì)齊
7.11優(yōu)化偏振測(cè)量?jī)x
7.12習(xí)題集
7.13致謝
7.14參考文獻(xiàn)
第8章 菲涅耳公式
8.1引言
8.2光的傳播
8.2.1平面波和光線
8.2.2入射面
8.2.3均勻各向 界面
8.2.4介質(zhì)中的光傳播
8.3菲涅耳公式
8.3.1s偏振分量和p偏振分量
8.3.2振幅系數(shù)
8.3.3菲涅耳公式
8.3.4強(qiáng)度系數(shù)
8.3.5正入射
8.3.6布儒斯特角
8.3.7臨界角
8.3.8強(qiáng)度和相位隨入射角的變化
8.3.9具有菲涅耳系數(shù)的瓊斯矩陣
8.4菲涅耳折射和反射
8.4.1介電折射
8.4.2外反射
8.4.3內(nèi)反射
8.4.4金屬反射
8.5菲涅耳系數(shù)的近似表示
8.5.1菲涅耳系數(shù)的泰勒級(jí)數(shù)
8.6總結(jié)
8.7習(xí)題集
8.8參考文獻(xiàn)
第9章 偏振光線追跡計(jì)算
9.1偏振光線追跡矩陣P的定義
9.2使用正交變換的偏振光線追跡矩陣形式
9.3延遲器的偏振光線追跡矩陣?yán)?br />9.4采用奇異值分解法計(jì)算二向衰減
9.5實(shí)例： 帶有偏振分束器的干涉儀
9.5.1參考光路光線追跡
9.5.2測(cè)試光路光線追跡
9.5.3過(guò)檢偏器的光線追跡
9.5.4兩個(gè)光路的累積P矩陣
9.6偏振光線追跡矩陣的疊加形式
9.6.1干涉儀例子的P矩陣合并
9.7例子： 空心角錐鏡
9.8總結(jié)
9.9習(xí)題集
9.10參考文獻(xiàn)
0章 光學(xué)光線追跡
10.1引言
10.2光線追跡的目的
10.3光學(xué)系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)
10.3.1面形方程
10.3.2孔徑
10.3.3光學(xué)面
10.3.4虛擬面
10.4光束的技術(shù)規(guī)格
10.5系統(tǒng)的描述
10.5.1物面
10.5.2孔徑光闌
10.5.3入瞳和出瞳
10.5.4出瞳的重要性
10.5.5邊緣光線和主光線
10.5.6數(shù)值孔徑和拉格朗日不變量
10.5.7光學(xué)擴(kuò)展量
10.5.8偏振光
10.6光線追跡
10.6.1光線截點(diǎn)
10.6.2光線與面的多重交點(diǎn)
10.6.3光程長(zhǎng)度
10.6.4反射和折射
10.6.5偏振光線追跡
10.6.6s分量和p分量
10.6.7振幅系數(shù)和界面瓊斯矩陣
10.6.8偏振光線追跡矩陣
10.7波前分析
10.7.1歸一化坐標(biāo)
10.7.2波像差函數(shù)
10.7.3偏振像差函數(shù)
10.7.4像差函數(shù)的評(píng)價(jià)
10.7.5賽德爾波像差的展開
10.7.6澤尼克多項(xiàng)式
10.7.7波前質(zhì)量
10.7.8偏振質(zhì)量
10.8非序列光線追跡
10.9相干和非相干光線追跡
10.9.1用米勒矩陣進(jìn)行偏振光線追跡
10.10偏振光線追跡的使用
10.11偏振光線追跡簡(jiǎn)史
10.12總結(jié)和結(jié)論
10.13習(xí)題集
10.14附錄： 手機(jī)鏡頭結(jié)構(gòu)參數(shù)
10.15參考文獻(xiàn)
1章 瓊斯光瞳和局部坐標(biāo)系
11.1引言： 用于入瞳和出瞳的局部坐標(biāo)系
11.2局部坐標(biāo)
11.3偶極坐標(biāo)
11.4雙極坐標(biāo)
11.5高數(shù)值孔徑波前
11.6將P光瞳轉(zhuǎn)變?yōu)榄偹构馔?br />11.7例子： 手機(jī)鏡頭像差
11.8偶極坐標(biāo)與雙極坐標(biāo)的波像差函數(shù)差別
11.9總結(jié)
11.10習(xí)題集
11.11參考文獻(xiàn)
2章 菲涅耳像差
12.1引言
12.2未鍍膜單透鏡
12. 光反射鏡
12.4反射鏡組合
12.5卡塞格林望遠(yuǎn)鏡
12.6菲涅耳棱體
12.7小結(jié)
12.8習(xí)題集
12.9參考文獻(xiàn)
3章 薄膜
13.1引言
13.2單層薄膜
13.2.1減反膜
13.2.2理想單層減反膜
13.2.3金屬分束器
13.3多層薄膜
13.3.1算法
13.3.2λ/4和λ/2膜
13.3.3增反膜
13.3.4偏振分束器
13.4對(duì)波前像差的影響
13.5相位不連續(xù)性
13.6小結(jié)
13.7附錄： 單層膜公式的推導(dǎo)
13.8習(xí)題集
13.9參考文獻(xiàn)