本文介绍了OAS模拟基于偏振的光源和偏振元件。本文的目的是在对基于偏振的光学进行建模时能够正确应用。

简介

偏振光源和偏振元件被应用与各个偏振系统之中。OAS允许用户指定进入系统的光的输入偏振与偏振特性交互的设置，提供了对任何应用进行建模的方法。为了选择合适的表面类型，了解您尝试建模的偏振器的用途很重要，本文将描述OAS设置偏振光源以及偏振元件。

偏振光源

在这个工具中，您可以对光源设置不同的偏振属性，包括琼斯矢量和斯托克斯矢量，俩种常用的数学表示法。其中，琼斯矢量是最常用来表示偏振态的数学表达方式。它使用两个复数电场的行矩阵来表示（复数电场的振幅和相位）。在光学系统中，经常会涉及到两束光的叠加情况。如果这两束光之间的相位是非相干的，合成时光强度直接相加。然而，如果这些光束之间是相干的，合成时需要首先将电场叠加，然后推导出光强度。因此，琼斯向量非常适合描述相干的偏振光。琼斯矩阵通常以水平和垂直线偏振态作为基底，但基底可以是任何相互正交的偏振态。
另一种常用的表示方式是斯托克斯矢量。斯托克斯矢量提供了一种全面描述光的偏振特性的方法，包括偏振度、偏振椭圆的形状、偏振方向等。它由四个实数分量组成，分别表示偏振态的强度、直线偏振态的方向、椭圆的椭圆度和椭圆的方位角。斯托克斯矢量是一种更广泛应用于描述光的偏振性质的表示方法。
无论是使用琼斯矢量还是斯托克斯矢量，您都可以在这个工具中灵活选择合适的偏振基底来表示您的偏振态。这将帮助您更好地理解和分析光在光学元件中的偏振变化。
Stokes 向量：Jones 向量可以描述各种的完全偏振光，如果非偏振光或部分偏振光的情形，它就不再能描述。换言之，前所考的只是单纯和基本的偏振态，而光不会只是很纯的偏振态仅用「电场表示法」讨论偏振态，并不能描述所有性质的偏振光。Stokes 向量，它是以可量测的光强度所建立的行矩阵来表示偏振态，它一样是提供了一种简单的数学方法来讨论偏振光与其经过元件的变化，不但如此，这种表示法，既能描述完全偏振光，也同时能描述非偏振光与部分偏振光。
偏振（光源对话框）如下图所示

光线的偏振状态并不被追迹或保存。在光源对话框内的偏振页面上通过选择偏振选项可使光线发生偏振。此外，如果非偏振光线打到偏振器镀膜层，那么它们将变为偏振光。偏振页面有 4 个部分用于定义偏振状态的椭圆率，旋向、相对当前 X 轴的椭圆偏振角与琼斯矢量。
这些控件允许用户指定在光线追迹期间是否应该跟踪偏振信息,并指定源生成的射线的起始偏振状态。注意,除非极化选项被切换,偏振数据在光线追迹中没有被跟踪。

椭圆的系数为 0-1 之间，0 代表为线性，1 代表为圆形、0-1 之间代表椭圆。

偏振元件

偏振元件是一种理想化的光学元件，它能够改变光线的偏振状态，而不影响光线的传播方向。目前，偏振元件只能在空气中使用，并且它们的设计和实现都是从平面推导而来，因此它们的示例图看起来类似于一个平面。实际上，这种偏振元件的实现方式遵循了理想透镜的实现方法。
在创建过程中，偏振元件可以通过旋转其局部 z 轴来实现不同的效果，这会影响延迟器的快轴和慢轴的方向，或者偏振元件的传输轴。
需要注意的是，偏振元件只能在均匀介质中使用，也就是说材料 1 和材料 2 必须相同，因为无法向偏振元件分配膜层以用作透射膜层。
在创建过程中，通过旋转其局部 z 轴，偏振元件可以调整延迟器的快轴和慢轴的方向，或者极化轴的传输轴。这种操作并不会改变底层物理对象及其孔径的方向。但是，通过反射变换旋转底层物理对象则会影响轴的方向。
此外，还有一些标准的偏振元件被实现,并准备好使用(包括四分之一波和半波延迟器和偏振器)。此外,可以通过提供一个有效的琼斯矩阵来创建用户定义的偏振元件。如果给出一个非偏振的 Mueller 矩阵，它可以很容易地通过应用它的 ToJonesMatrix()方法将其转换成相应的琼斯矩阵。
琼斯矩阵的分量和方向是指在偏振元件的局部 X 方向和 Y 方向，如下图所示：

部分吸收：
根据他们的极化状态，光线可以部分或完全被偏振器吸收。通量的减少已注册，被吸收的通量被解释为偏振器。在下面的图像中，可以看到线性偏振器旋转是如何导致吸收的增加。

斜入射：
请注意，根据定义，琼斯矩阵形式构成假设正交入射，而在单个电场组件上的琼斯矩阵的影响并没有被明确定义为斜入射。在OAS中,只有与偏振面平行的电场组分受到琼斯矩阵的影响，而正交于偏振面的分量保持不变。然而,就像这个一般的结果，在一个不垂直于光线方向的电场向量上，产生的场向量投影到一个垂直于光线方向的平面上。这种方法导致了在偏振器中“泄漏”不必要的电场组件。
如果你想要在某一个定义的入射角度执行偏振器的某些行为，则必须修改预期的琼斯矩阵(带有组件,以及Jxx，Jxy，Jyx和Jyy)。例如：
偏振元件绕Y轴旋转，与入射光线成一定的角度α：

偏振元件绕Y轴旋转，与入射光线成一定的角度β：

对于非准直光线，这可能仍然不够。OAS提供了另一种方法，以缓解一些选择偏振器类型的斜入射问题。两个标准元素偏振器的构造函数。HLP(水平线性偏振器)和VLP(垂直线性偏振器)提供附加参数的使用，默认值为不勾选。如果该参数被设置为不勾选，偏振器的行为就不再基于琼斯矩阵形式主义了。相反，偏振器只传递与投影传输轴平行的字段组件。这导致了对斜入射的物理现实行为。
琼斯矩阵形式主义与投影传动轴之间的区别最显著的是发散偏振光源和两个交叉偏振器。琼斯矩阵形式的形式不能产生众所周知的Maltese交叉分布,而基于投影传轴轴的方法成功。
偏振元件的类型：

1/4 波水平延迟器：

1/4 波垂直延迟器：

1/4 波 45 度线延迟器：

1/4 波 135 度线延迟器：

1/4 波右旋圆延迟器：

1/4 波左旋圆延迟器：

1/2 波水平线延迟器：

1/2 波垂直线延迟器：

1/2 波 45 度线延迟器：

1/2 波 135 度线延迟器：

1/2 波右旋圆延迟器：

1/2 波左旋圆延迟器：

水平线偏振器：

垂直线偏振器：

45 度线偏振器：

135 度线偏振器：

右旋圆偏：

左旋圆偏：

自定义：

二向色片偏振器：

偏振延迟器：