Ориентация линейно поляризованного света, исходящего от циркулярно поляризованного света, прошедшего через четвертьволновую пластину.

В обоих случаях свет линейно поляризован под углом 45° к быстрой оси КВП. Рукоятка решает, будет ли он вращаться на + или - 45° от быстрой оси. Если вы смотрите в направлении, в котором движется свет, он будет вращаться в направлении, противоположном ручности. Это может показать исчисление Джонса, которое при необходимости можно добавить.

Если вы посылаете круговой поляризованный свет в QWP, выходной сигнал всегда будет линейным, а ось линейно поляризованного света определяется ориентацией волновой пластины и направленностью света. Это не зависит от общей фазы ввода. В частности, он будет поляризован на одной из диагоналей, разделяющих две оси (быструю и медленную) волновой пластины, а какая диагональ зависит от того, какую рукоятку вы поставите.

Чтобы увидеть это более математически, подумайте о том, как вы математически описываете свет с круговой поляризацией и что делает QWP. Если я разложу свой свет по двум осям волновой пластины, то$\vec{E}=E_0(\sin(\omega t),\sin(\omega t \pm \pi/2),0)$, где$\pm$по одному знаку на каждую рукоять. QWP добавит к этим колебательным компонентам некоторую неинтересную чистую фазу и разницу в$\pi/2$(если это QWP нулевого порядка, иначе$\pi/2+2n\pi$) на одну из осей (в зависимости от того, какая ось быстрая). Если вы рассмотрите обе руки на входе, вы получите:

Все это линейная оптика, поэтому в целом вы можете рассматривать каждую поляризацию независимо, выясняя, как каждая из них будет преобразована в отдельности через каждую волновую пластину, а затем добавлять их обратно в конце. Также обратите внимание, что свет перед QWP в вашем примере также эллиптически поляризован. Для точных вычислений и вообще для более сложных систем использование матриц Джонса является хорошим подходом, как предложил Альфред Центавр в комментариях, хотя я не уверен, что такой деспотический подход необходим, вы, вероятно, можете просто сделать это вручную, как я только что сделал.

Для измерения получение точек данных с помощью поляризатора покажет вам относительную величину эллиптичности, но не ее хиральность, но вы должны быть в состоянии определить хиральность, например, путем измерения с предложенным вами QWP и без него под соответствующим углом. и видя направление, в котором отклоняется эллиптичность.

Если вход представляет собой смесь (в квантово-механическом смысле) света с левой и правой круговой поляризацией, то выход представляет собой смесь света, линейно поляризованного вдоль двух перпендикулярных осей (что не то же самое, что эллиптически поляризованный свет). Если вы пропустите его через линейный поляризатор с правильной ориентацией, вы получите столько же света, сколько было изначально поляризованного по левому кругу (или, в зависимости от ориентации, по кругу справа) света. То, что вы создали, объединив четвертьволновую пластину и линейный поляризатор с правильным относительным выравниванием, — это просто круговой поляризатор, и похоже, что это то, что вам действительно нужно.

Самый простой способ понять поляризацию — это представить точки на сфере (известной как сфера Блоха или сфера Пуанкаре).). Если вы принимаете северный и южный полюсы как левую и правую круговую поляризацию, то экваториальные точки являются линейными поляризациями (антиподальные экваториальные точки являются перпендикулярными линейными поляризациями), а все остальные точки на (поверхности) сферы являются эллиптическими поляризациями. Любой обратимый/недиссипативный процесс может лишь жестко вращать эту сферу. Четвертьволновая пластина обратима (вы можете отменить эффект с помощью другой) и преобразует круговую поляризацию в линейную; это означает, что он поворачивает сферу Блоха на 90° вокруг некоторой оси, проходящей через экватор. Какая ось (и, следовательно, к каким двум точкам экватора она поворачивает полюса) зависит от КВП, а не от падающего света. (Вы можете вращать ось, вращая QWP.) Вы можете использовать эту модель, чтобы визуализировать, что QWP будет делать с любой входящей поляризацией,