光的偏振态仿真

1、0关那歌大参光学仿真课程设计报告学院名称:电子工程学院专业名称:电子科学与技术学生姓名:XX班级:科技1001学号:XX（XX）时间:2012年11月19日2012年11月30日课程设计名称：光波偏振态的仿真一、课程设计目的:通过对两相互垂直偏振态的合成掌握圆偏振、椭圆偏振及线偏振的概念及基本特性；掌握偏振态的分析方法。二、任务与要求：对两相互垂直偏振态的合成进行计算，绘出电场的轨迹。要求计算在p=0、申=兀/4、申=兀/2、p=3兀/4、p=兀、p=5兀/4、p=3兀/2、p=7兀/4时，在E=E及Ex=2E情况下的偏振态曲线并总结规律。*y*y三、课程设计原理1)光波的偏振态根据空间任一点

2、光电场E的矢量末端在不同时刻的轨迹不同，其偏振态可分为:(1)线偏振；(2)圆偏振；(3)椭圆偏振设光波沿z方向传播，电场矢量为(102)y方E=Ecos(3t-kz+p)为表征该光波的偏振特性，可将其表示为沿0X、向振动，即103)其中ExEyxE0 xE0yycos(cos()x)y上二式中的变量(E)xlE0 x丿式中，P=P这个二元二次方程在一般情况下表示的几何图形是椭圆，如图所示。相位差和振幅比Ey/Ex的不同，决定了椭圆形状和空间取向的不同，从而也就决定了光的不同偏振态。t消去,E7E0、丿-Pyx经过运算可得、E)yE丿ysin2P1)线偏振光当Ex、Ey二分量的相位差p0，土1

3、，土2,时，椭圆退化为一条直线,称为线偏振光。此时有EE0_ye1mE0 xy(105)时,y圆偏振光Ex、Ey的振幅相等（E=E=Eo)，相位差0 x0yP=mn/2(m=1,土3,土5.)椭圆方程退化为圆方程E2+x该光称为圆偏振光。用复数形式表示时,E2y有兰Ex=e（3）椭圆偏振光在一般情况下，光矢量在垂直传播方向的平面内大小和方向都在改变，它的末端轨迹是由（104）式决定的椭圆，故称为椭圆偏振光。EyE0yCOS丿sin2p(104)四、课程设计步骤（流程图）諛匸，2Iff、a=0r1_J1r五仿真结果分析仿真截图:三维仿真截图:EE对于仿真出的图像分析可知对于线偏振光厂=万3eim

4、n(105)y0 x当m为零或偶数时，光振动方向在I、III象限内；当m为奇数时，光振动方向在II、W象限内。对于圆偏振光y正负号分别对应右旋和左旋圆偏振光。所谓右旋或左旋，与观察的方向有关，通常规定逆着光传播的方向着，E顺时针方向旋转时，称为右旋圆偏振光，反之，称为左旋圆偏振光。对于椭圆偏振光，椭圆的长、短半轴和取向与二分量Ex、Ey的振幅和相位差有关。其旋向取决于相位差：当(2m-l)nv申2mn时，为右旋椭圆偏振光；当2mnp(2m+l)n时，为左旋椭圆偏振光。对于三维图的成像，主要是将图像的沿z轴对xoy平面投影来判断其为何偏振态。五、仿真小结在学习了偏振态的基本概念后，我们对本次实验的实验原理有了一个清晰的概念，通过设计程序，仿真结果，体会了线偏振光，圆偏振光，椭圆偏振光的不同和形成条件，对与其相关的概念也有了比以往更深层的认识。对光波偏振态有了进一步的的了解与认识，基本熟悉了matlab的编程语法及作图操作，通过实际应用对光波偏振态有了更深一步的了解和认识，我掌握圆偏振、椭圆偏振及线偏振的概念及基本特性，以及偏振态的分析方法。六、程序c=3*108;1=632.8*10八(-9);f=c/l;T=1/f;w=2*pi*f;k=w/c;form=0:1:7a=0;b=m*pi/4;Eox=10;Eoy=10;t=0;z=0:T*c/100:5*T*c;E