Я анализирую состояние поляризации монохроматического когерентного источника света, для которого я знаю вектор поляризации Джонса ,
Википедия предоставляет многошаговую процедуру, описывающую параметры Стокса , но я думаю, что, безусловно, есть более чистый и более прямой способ получить , В , U ^ , v ^ , θ и компоненты А ты ^ и B v ^ , от Е Икс и Е Y и это не особенно очевидно из результатов поиска, которые я могу найти. Какой самый чистый способ сделать это?
Чтобы быть ясным: то, что я думаю, отсутствует в существующих ресурсах, и то, о чем непосредственно спрашивается вопрос, - это явный набор соединений, максимально простой, для названных параметров (все , В , U ^ , v ^ , θ и компоненты А ты ^ и B v ^ ), с точки зрения декартовых компонент Е Икс и Е Y , Схемы, которые просто отправляют какой-то другой набор сложных манипуляций, уже доступны в Википедии и не являются тем, о чем вопрос.
Позвольте мне попробовать второй раз. Я использую https://math.stackexchange.com/questions/1204131/converting-a-rotated-ellipse-in-parametric-form-to-cartesian-form в качестве ресурса.
Предыдущие манипуляции
Физическое электрическое поле
Это параметрическое уравнение для эллипса, который отслеживается электрическим полем.
Угол главных осей
Позволять
Затем в сравнении со связанным вопросом math.SE принятый ответ гласит, что главная и малая оси указывают на эллипс (который центрирован на начале координат).
Расширение требуется OP
На самом деле эта величина является углом θ в расширении, фигурирующем в вопросе ОП. Однако в зависимости от того, какое значение для К может быть выбран в π / 2 - θ необходимо различать регистр в зависимости от сектора арктана.
Это, конечно, также дает U ^ и v ^ Таким образом, теперь расширение можно легко получить, спроецировав вектор Джонс на этот базис.
Формулы могут быть вместе, но представляют собой близкое решение проблемы формы вплоть до разграничения выбора случая К , Я не понимаю, как может существовать более простое решение, поскольку формула для заданного угла не представляется алгебраически сводимой.
Самый чистый способ сделать это предлагает Майкл Берри в газете
Индексные формулы для особых линий поляризации. М. В. Берри, J. Opt. A: Чистое приложение Оптик 6 , 675–678 (2004) , автор eprint .
В нотации Берри электрическое поле можно записать в виде
В качестве еще одного сложного момента следует отметить, что эти формулы не определены, когда E ⋅ E = 0 , что соответствует круговой поляризации; в этом случае как оси поляризации, так и фаза γ на большой оси плохо определены, так что это не проблема.
В качестве дополнительного бонуса этот подход также, естественно, дает направление нормали к плоскости эллипса поляризации в виде
Ягодные кредиты
Поляризационные особенности в параксиальных векторных полях: морфология и статистика. МР Деннис, Опт. Commun. 213 , 201–21 (2002) , eprint .
для этой формы, и эта ссылка содержит более полное доказательство того, как и почему работает разложение.
Это, на самом деле, довольно просто, когда вы понимаете, что разложение как E = e я γ ( A + I B ) как указано выше, должно существовать, потому что при этих условиях скалярное произведение сводится к
Я думаю, что вы можете сделать это с помощью разложения по сингулярным числам. Я начну писать Е в следующей форме
E = E Икс Икс ^ + E Y Y ^ = E U U ^ + E v v ^
где Е Икс и Е Y известны комплексные числа. В общем Е Икс Е * Y ≠ 0 , но мы хотим Е U Е * v = 0 , Мы можем записать это в виде матрицы как
( х ^ Y ^ ) ( E Икс Е Y ) = ( ты ^ v ^ ) ( E U Е v )
Мы должны быть в состоянии написать
( х ^ Y ^ ) = ( ты ^ v ^ ) Λ T
где Λ является реальной, ортогональной матрицей, которая описывает вращение систем координат. В настоящее время неизвестно. Поскольку мы предполагаем, что Икс ^ и Y ^ ортогональны, то U ^ и v ^ также будет ортогональным. И мы можем также написать
( E Икс Е Y ) = A ( 1 я )
где А = ( а с б d ) известная реальная матрица Мы можем разложить используя разложение по сингулярному значению
A = U S В T
где U , S , и В являются реальными матрицами. U и В являются ортогональными матрицами и S = ( А 0 0 В ) где и В положительно с A ≥ B ,
Это все дает
Λ T U S В T ( 1 я ) = ( E U Е v )
Если мы выберем Λ = U , который дает U ^ и v ^ , то это сводится к
S В T ( 1 я ) = ( E U Е v )
поскольку В является ортогональной матрицей, поэтому В T , и S диагонально и реально, так Е U Е * v = 0 ,
ЧР Дрост
Миша
Джек