偏振光和光學系統(tǒng)（第1卷）

目錄

作者簡介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
學習特征37
縮略語表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偏振測量術(shù)和橢偏測量術(shù)
1.5各向異性材料
1.6光學系統(tǒng)中的典型偏振問題
1.6.1偏振器的角度相關(guān)性
1.6.2延遲器的波長和角度相關(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光學設(shè)計
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偏振光學參考書籍
1.10習題集
1.11參考文獻
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、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遞減相位符號規(guī)則
2.18遞增相位符號規(guī)則
2.19光源的偏振態(tài)
2.20習題集
2.21參考文獻
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習題集
3.17參考文獻
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
4.7.3一個高斯波包的例子
4.8總結(jié)
4.9習題集
4.10參考文獻
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遞增相位符號約定
5.11總結(jié)
5.12習題集
5.13參考文獻
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現(xiàn)性測試
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習題集
6.16參考文獻
第7章 偏振測量術(shù)
7.1引言
7.2偏振測量儀能看到什么？
7.3偏振測量儀
7.3.1光測量偏振測量儀
7.3.2樣品測量偏振測量儀
7.3.3 的和不 的偏振測量儀
7.3.4偏振發(fā)生器和偏振分析器
7.4偏振測量和數(shù)據(jù)約簡的數(shù)學方法
7.4.1斯托克斯偏振測量術(shù)
7.4.2米勒矩陣元素的測量
7.4.3米勒數(shù)據(jù)約簡矩陣
7.4.4零空間與偽逆
7.5偏振測量儀的分類
7.5.1時序偏振測量儀
7.5.2調(diào)制偏振測量儀
7.5.3分振幅
7.5.4分孔徑
7.5.5成像偏振測量儀
7.6斯托克斯偏振測量儀配置
7.6.1同時偏振測量
7.6.2旋轉(zhuǎn)元件偏振測量術(shù)
7.6.3可變延遲器和固定偏振器組合的偏振測量儀
7.6.4光彈調(diào)制器偏振測量儀
7.6.5MSPI和MAIA成像偏振測量儀
7.6.6實例： 大氣偏振圖像
7.7樣品測量偏振測量儀
7.7.1偏光鏡
7.7.2米勒偏振測量術(shù)配置
7.8解讀米勒矩陣圖像
7.9校準偏振測量儀
7.10偏振圖像中的偽影
7.10.1像素未對齊
7.11優(yōu)化偏振測量儀
7.12習題集
7.13致謝
7.14參考文獻
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)的泰勒級數(shù)
8.6總結(jié)
8.7習題集
8.8參考文獻
第9章 偏振光線追跡計算
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例子
9.4采用奇異值分解法計算二向衰減
9.5實例： 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測試光路光線追跡
9.5.3過檢偏器的光線追跡
9.5.4兩個光路的累積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習題集
9.10參考文獻
0章 光學光線追跡
10.1引言
10.2光線追跡的目的
10.3光學系統(tǒng)的技術(shù)指標
10.3.1面形方程
10.3.2孔徑
10.3.3光學面
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光學擴展量
10.5.8偏振光
10.6光線追跡
10.6.1光線截點
10.6.2光線與面的多重交點
10.6.3光程長度
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
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)的評價
10.7.5賽德爾波像差的展開
10.7.6澤尼克多項式
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偏振光線追跡簡史
10.12總結(jié)和結(jié)論
10.13習題集
10.14附錄： 手機鏡頭結(jié)構(gòu)參數(shù)
10.15參考文獻
1章 瓊斯光瞳和局部坐標系
11.1引言： 用于入瞳和出瞳的局部坐標系
11.2局部坐標
11.3偶極坐標
11.4雙極坐標
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： 手機鏡頭像差
11.8偶極坐標與雙極坐標的波像差函數(shù)差別
11.9總結(jié)
11.10習題集
11.11參考文獻
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卡塞格林望遠鏡
12.6菲涅耳棱體
12.7小結(jié)
12.8習題集
12.9參考文獻
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習題集
13.9參考文獻