偏光・ジョーンズベクトル計算 戻る
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Polarization Optics

偏光・ジョーンズベクトル・複屈折計算

ジョーンズ計算法で偏光状態と光学素子カスケードをリアルタイム計算。ストークスパラメータ・ポアンカレ球・複屈折シミュレーション対応。

入力偏光状態
偏光角 θ [°]
楕円率 χ [°]
-45°=左円 / 0°=線 / +45°=右円
位相差 δ [°]
光学素子 (最大4段)
ストークスパラメータ
|Ex| 出力振幅
|Ey| 出力振幅
偏光度 DOP
楕円率角 χ [°]
方位角 ψ [°]

理論式

ジョーンズベクトル:

$$\mathbf{J} = \begin{pmatrix} E_x \\ E_y \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} \cos\chi\cos\theta - i\sin\chi\sin\theta \\ \cos\chi\sin\theta + i\sin\chi\cos\theta \end{pmatrix}$$

ジョーンズ行列(λ/4板、速軸 at 角度α):

$$M_{QWP}(\alpha) = R(-\alpha)\begin{pmatrix}1 & 0 \\ 0 & e^{i\pi/2}\end{pmatrix}R(\alpha)$$

ストークスパラメータ:

$$S_0 = |E_x|^2+|E_y|^2,\quad S_1 = |E_x|^2-|E_y|^2$$ $$S_2 = 2\operatorname{Re}(E_xE_y^*),\quad S_3 = -2\operatorname{Im}(E_xE_y^*)$$

偏光度: $\mathrm{DOP} = \sqrt{S_1^2+S_2^2+S_3^2}/S_0$

応用: LCD液晶セル設計 / 光ファイバー偏光モード分散 / LiDAR偏光散乱計測 / 光弾性応力測定 / 量子情報偏光量子ビット操作 / 太陽電池反射防止膜設計。

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