第二章 偏振检测的原理与分析§2.1 偏振的基本概念及分类电磁波是矢量波，完全描述电磁波必须指明电磁场中任一点、任一时刻电磁波矢量的方向，在雷达领域一般用极化来描述电磁波的矢量方向。所谓极化，是指空间电磁波的时变电场矢量的幅度大小和方向随传播方向变化的情况。对应于电磁波中的极化，光学中称之为偏振。偏振是电磁辐射矢量性质的体现，即在与电磁波传播方向垂直的方向上，它具有方向敏感性，它也是电磁波横波性质的必然结果。偏振的电磁辐射是由沿同一方向传播且在与传播方向相互垂直的不同方向上具有不同位相和振幅的全体电磁波相互作用的结果。根据偏振电磁波的性质可以把偏振分为线偏振、圆偏振和椭圆偏振。线偏振是指偏振电场的振幅分量始终在与电磁波传播方向垂直的平面内，且该平面的法线方向不随时间变化，所以在与传播方向垂直的平面内电场分量投影为直线。圆偏振是指电磁波在与传播方向垂直的方向上具有不变的电场振幅大小，但电场方向随时间而旋转，因此在与传播方向垂直的平面内电场分量的投影是一个圆，圆偏振与两个振幅相互垂直且具有固定位相差的电磁波具有相同的效果。椭圆偏振是指电场分量在与传播方向垂直的平面内的投影不仅随时间而旋转，而且振幅也随时间变化。§2.2 偏振参量的描述方法截至目前科研工作者已介绍了几种定量化描述偏振参量的方法，最常见的有三角函数描述法、 Jones 矢量描述法、 Stokes 矢量描述法和 Poincare 球图示描述法。四种数学描述方法各有其特点，可以视具体情况选择。2.2.1 偏振的 Jones 矢量描述偏振光最一般的形态是椭圆偏振光，因为线偏振光和圆偏振光都可以看作是椭圆偏振光的特例。因此可以从讨论椭圆偏振光的矩阵表示法着手。设沿z 轴传播的椭圆偏振光的光矢量在 x、y 坐标轴上的投影分别为 (2-1)略去公因子tie，用复振幅表示为 (2-2)正如普通二维矢量可用由它的两直角分量构成的一列矩阵表示一样，任意偏振光可以由它的光矢量的两个分量构成的一列矩阵来表示，此列矩阵称为Jones 矢量。它是美国物理学家琼斯（ R.C.Jones）在 1941 年首次提出的，表示为 (2-3)所以偏振光的强度可以表示为 (2-4)由于我们感兴趣的是相位差和振幅比，可以将上式公因子提取出来得到更简洁表示式 (2-5)式中Jones 表示法最重要的应用是计算偏振光通过偏振器后偏振态的变化。偏振器的特性可以用一个 2 ×2 矩阵来描述。该矩阵称为偏振器的 Jones 矩阵。 Jones 表示法的应...
