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范文一：光波偏振态的仿真
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
1．掌握圆偏振、椭圆偏振及线偏振的概念及基本特性； 2．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?=0、?=π/4、?=π/2、?=3π/4、?=π、?=5π/4、?=3π/2、?=7π/4时，在E x =E y 及E x =2E y 情况下的偏振态曲线并总结规律。 三、课程设计原理
平面光波是横电磁波，其光场矢量的振动方向与光波传播方向垂直。一般情况下，在垂直平面光波传播方向的平面内，光场振动方向相对光传播方向是不对称的，光波性质随光场振动方向的不同而发生变化。将这种光振动方向相对光传播方向不对称的性质，称为光波的偏振特性。它是横波区别于纵波的最明显标志。 1) 光波的偏振态
根据空间任一点光电场E 的矢量末端在不同时刻的轨迹不同，其偏振态可分为线偏振、圆偏振和椭圆偏振。 设光波沿z 方向传播，电场矢量为
E =E 0cos(ωt -kz +?0)
为表征该光波的偏振特性，可将其表示为沿x 、y 方向振动的两个独立分量的线性组合，即
E =iE x +jE y
其中
E x =E 0x cos(ωt -kz +?x ) E y =E 0y cos(ωt -kz +?y )
将上二式中的变量t 消去，经过运算可得
?E x
E ?0x
????
2
?E y + E ?0y ??E ?-2 x
E ?
?0x ?
2
??E y
?? E ??0y ?
?cos ?=sin 2? ??
式中，φ=φy -φx 。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1-1所示。
图1-1 椭圆偏振诸参量
在上式中，相位差φ和振幅比E y /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状态。图1-2画出了几种不同φ值相应的椭圆偏振态。实际上，线偏振态和圆偏振态都可以被认为是椭圆偏振态的特殊情况。
图1-2不同?值相应的椭圆偏振
(1) 线偏振光
当Ex 、Ey 二分量的相位差φ=m π(m =0, ±1, ±2，…) 时，椭圆退化为一条直线，称为线偏振光。此时有
E y E x
在Ⅱ、Ⅳ象限内。
=
E 0y E 0x
e －i ?=
E 0y E 0x
e im π
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 由于在同一时刻，线偏振光传播方向上各点的光矢量都在同一平面内，因此又叫做平面偏振光。通常将包含光矢量和传播方向的平面称为振动面。 (2) 圆偏振光
当E x 、E y 的振幅相等(E 0x =E 0y =E 0) ，相位差φ=m π/2(m =±1, ±3, ±5…) 时，椭圆方程退化为圆方程
222
E x +E y =E 0
该光称为圆偏振光。用复数形式表示时，有
E y E x
=e
i
π
2
= i
式中，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看，E 为顺时针方向旋转时，称为右旋圆偏振光，反之，称为左旋圆偏振光。 (3) 椭圆偏振光
在一般情况下，光场矢量在垂直传播方向的平面内大小和方向都改变，它的末端轨迹是椭圆，故称为椭圆偏振光。在某一时刻，传播方向上各点对应的光矢量末端分布在具有椭圆截面的螺线上(图1-3) 。椭圆的长、短半轴和取向与二分量E x 、E y 的振幅和相位差有关。其旋向取决于相位差φ：当2m π＜φ＜(2m +1)π时，为右旋椭圆偏振光；当(2m -1)π＜φ＜2m π时，为左旋椭圆偏振光。
图1-3椭圆偏振光
四、课程设计步骤（流程图）
五、仿真结果与分析
1. 光的偏振态分为几种？
答：线偏振光，圆偏振光，椭圆偏振光。
2. 决定光的偏振态的因素为哪几种？ 答：相位差，振幅比
3. 偏振光的旋向如何判断？ 答：规定逆着光传播方向看，E 为顺时针方向旋转时，称为右旋圆偏振光，反之，称为左旋圆偏振光。
六、仿真小结
通过本次光学仿真，使我对书本的知识有了更深的理解。本来在光学实验室已经做了关于偏振光的实验，如果说那个是宏观的话，那么这次仿真就是很好的微观教学，本来书本上的东西时间久了容易混淆，这次实验那些仿真图十分生动形象，给我留下了很深的印象，作为仿真的第一个实验，刚开始接触觉得还是很有难度，但随着理解和小伙伴们一起研究，最终我们还是出色完成了这个实验，给人很大的成就感。
范文二：1光波偏振态的仿真西邮
西安邮电大学
1.图
Eox=10;Eoy=5;
5
5
5
5
-5-105
-510-10
5
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5
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010
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Eox=10;Eoy=10;
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000010
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Eox=10;Eoy=5;
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Eox=10;Eoy=10;
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-100
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-100
-100
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程序
clear all; c=3e+8; lamd=0.5e-6; T=lamd/c;
t=linspace(0,T,1000); %t=0:0.1:100; z=linspace(0,5,1000); w=2*pi/T; k=2*pi/lamd; Eox=10;Eoy=5; Fx=0; i=1;
for Fy=0:pi/4:7*pi/4 Ex=Eox*cos(w*t-k*z); Ey=Eoy*cos(w*t-k*z+Fy); subplot(2,4,i); i=i+1;
plot3(z,Ex,Ey); end
范文三：西邮MATLAB光波偏振态的仿真实验报告
光学仿真课程设计 实验报告
课程名称： 姓 名： 学 院： 系 部： 专 业： 年 级： 学 号： 指导教师： 职 称： 时 间：
光学仿真课程设计
电子工程学院 光电子技术系
李晓莉 讲师
2013-11-18至2013-11-29
光波偏振态的仿真
一、实验目的
对两相互垂直偏振态的光合成进行计算，绘出电场的轨迹。画出不同情况下的偏振态曲线并总结规律。
二、实验原理 光波的偏振态
根据空间任一点光电场E的矢量末端在不同时刻的轨迹不同，其偏振态可分为线偏振、圆偏振和椭圆偏振。
设光波沿z方向传播，电场矢量为
