Преобразования поляризации

Вращение вокруг оси z представляет вращение эллипса поляризации без изменения его эллиптичности. Вращение вокруг ортогонального направления представляет изменение эллиптичности эллипса без изменения его ориентации. Первый эффект можно получить с помощью оптически активного материала, в то время как второй — с помощью линейной фазовой пластинки. Теперь любые преобразования поляризации могут быть представлены вращением вокруг оси z и соответствующим образом ориентированной линейной фазовой пластинкой. Поскольку любые два состояния могут быть связаны подобным образом, результат любого количества преобразований поляризации, выполненных последовательно, можно представить в виде одного вращения и одного линейного запаздывания. Этот факт будет очень важен при рассмотрении функционирования поляриметрических одномодовых волоконно-оптических датчиков.

Наконец, полезно рассмотреть, как конкретный оптический элемент воздействует на конкретное состояние поляризации в рамках формализма сферы Пуанкаре. Во-первых, необходимо определить собственные состояния элемента. Обычно их два, на противоположных сторонах сферы. Тогда линия, соединяющая эти две точки и проходящая через центр сферы, представляет собственную ось или ось вращения элемента. Если разность фаз между двумя элементами равна 5, воздействие элемента на любое входное состояние поляризации будет состоять в повороте сферы Пуанкаре вокруг собственной оси на угол £, в то время как начальная точка останется неподвижной. Новое положение точки на сфере в этом случае будет представлять состояние поляризации света, выходящего из элемента. Пример подобного процесса можно наблюдать при рассмотрении линейной фазовой пластинки. Собственными состояниями линейной фазовой пластинки являются поляризации — параллельная ее быстрой оси и перпендикулярная к ней. Если быстрая ось расположена в направлении 5i, медленная ось будет направлена вдоль —s 1 и собственной осью будет 5i. Если данное состояние поляризации отображается на сферу в точку Р, воздействие фазовой пластинки будет заключаться в повороте сферы от Р на угол, равный запаздыванию £, так что выходное состояние поляризации будет соответствовать Р. Эта ситуация показана на рисунке. Анализ рисунка позволяет установить два важных факта. Во-первых, если Р представляет собой свет, линейно поляризованный вдоль быстрой или медленной оси фазовой пластинки, она на него не повлияет. Во-вторых, фазовая пластинка создаст наибольший эффект при свете, поляризованном под углом 7г/4 к быстрой оси.

См. также:  Магнитострикционные преобразователи