Какие существуют способы измерения локальной поляризации лазерного луча?

Обычный способ измерения линейной поляризации заключается в освещении поляризованным светом поляризационного фильтра, вращении этого фильтра, а затем использовании закона Малюса для подгонки данных к$I_0 cos^2(\theta_{beam} - \theta_{polariser})$форма. Найдя угловое положение пика интенсивности, мы можем сделать вывод об угле поляризации входящего луча.

Теперь предположим, что мы освещаем луч с определенным распространением в поперечной плоскости, имеющий везде разную поляризацию. Если мы направим этот луч на поляризатор, мы получим картину интенсивностей$I(x, y) = I_0 cos^2(\theta_{beam}(x, y) - \theta_{polariser})$. Мы можем найти значения$\theta_{beam}(x, y)$следующим образом:

1. Калибровка -- повернуть$\theta_{polariser}$и рассчитать$\max_{x, y} (\theta_{beam}(x, y))$, пиковая интенсивность. Максимум пиковой интенсивности по всем значениям$\theta_{polariser}$дам тебе$I_0$.
2. Исправить$\theta_{polariser}$до значения, которое дает максимальную пиковую интенсивность. Теперь вы знаете, что вы настроили свой поляризатор на одну из поляризаций, присутствующих в луче. Тогда отношение$I(x,y) / I_0$дам тебе$cos^2(\theta_{beam}(x, y) - \theta_{polariser})$, из которого$\theta_{beam}(x, y)$можно предположить.

Этот метод работает для постоянной во времени поляризации. Для других типов поляризации вы всегда можете сделать снимок за короткий период времени, который имеет примерно постоянную поляризацию. Или, если поляризация круговая, вы можете использовать четвертьволновую пластину , чтобы преобразовать ее в линейную.

Эрнст Мах однажды разработал эксперимент, который прекрасно иллюстрирует линейную поляризацию с использованием стеклянного конуса. Поляризованный свет падает на конус сверху под углом Брюстера . В случае неполяризованного света отраженный свет имеет симметричное распределение, а в случае линейно поляризованного света в плоскости поляризации появляются две темные полосы. Это скорее демонстрация, чем измерение, но я подумал, что это может быть интересно (см. изображение ниже).

Возможно растровое сканирование луча в поляриметрах. Или используя те же методы, что и для измерения одиночного поляризационного луча, но с камерой в качестве детектора.

Градиенты поляризации широко используются в экспериментах по лазерному охлаждению и захвату. Нет причин, по которым нельзя использовать какой-либо параметр оптической ловушки для получения локальных градиентов поляризации.

Кроме того, вы можете взглянуть на магнитооптический эффект Керра.