偏振光的案例
VirtualLab Unity應用：立方體型偏振分光膜
摘要
偏振分光立方是一種常用的光學元件，由兩個等邊直角棱鏡組成，透射面之間鍍有偏振分光膜，用于按偏振狀態將入射光學分成兩束互相垂直的光。本案例中，設計了一種偏振使用的分光膜能夠在可見光波段、45°入射條件下p偏振光大部分透射，s偏振光大部分反射。
應用場景
設計一款用于立方體型偏振分光器的薄膜結構，在45°入射條件下，于可見光波段實現優異的偏振分光性能：p偏振光的平均透過率大于99%，s偏振光的平均透過率小于1%。
設計結果
設計結果如圖所示，在可見光范圍內、45°入射條件下的p光透射率大于99%，s光反射率小于1%，滿足設計指標。
設計流程
上述膜系由公式工具構建得到，右圖為其在400–700?nm范圍內、45°入射條件下的光譜曲線。可以觀察到，s偏振光在波段兩端（約400?nm與700?nm附近）的透射率明顯升高，不符合設定的分光要求。
關于公式工具的更多信息: Tutorial: Formula Tool
采用 Nelder-Mead 算法對各層厚度進行優化，目標是在400–700?nm波段、45°入射條件下，最大化p偏振光的透過率，同時最小化s偏振光的透射率。
關于優化的更多信息: Tutorial: Optimization Workflow
優化后結果已滿足設計要求。
展開 [VirtualLab] 用于光柵仿真的非偏振光
摘要
光柵等光學設備對光的偏振很敏感。 因此，在仿真中正確考慮光的偏振非常重要。 在實踐中，光柵有時使用非偏振光作為輸入。 我們展示了如何將這種非偏振光建模為兩個正交偏振態的平均值，用于 VirtualLab Fusion 中的光柵仿真。 提供了示例來說明軟件中的相應設置。
光柵仿真中的非偏振光
? 光柵分析
– 對于使用傅立葉模態方法 (FMM / RCWA) 的單光柵分析，使用平面波入射來計算
例如 衍射效率是所研究光柵的固有特性。
? 非偏振平面波
– 考慮沿 z 方向的平面波，可以認為非偏振光在統計上可以同時具有任何偏振狀態。
– 可以將任意偏振態投影到兩個正交狀態上； 統計上，非偏振光沿著形成這個正交基礎的兩個狀態給出了相等的投影。
– 因此，我們可以以非相干的方式使用兩個正交狀態的平均值來表示非偏振光。
光柵仿真中的光源設置
? 光源偏振態的手動控制
– 光在 VirtualLab Fusion 中始終以矢量形式表示，用戶可以完全控制光源設置中的偏振狀態。
– 遵循基本概念，可以根據非偏振光的需要，使用特定的輸入偏振態進行光柵模擬。。 例如，通過選擇 TE 和 TM 偏振作為兩個正交基態，我們可以對兩種配置獨立執行光柵仿真，然后通過功能區菜單功能手動平均結果（如下所述）。
光柵仿真中的偏振相關分析儀
? 光柵偏振分析儀
– 對于光柵衍射效率計算，VirtualLab Fusion 提供了偏振分析儀，用于研究偏振相關效應。
– 與光柵階次分析器相比，偏振分析器對入射的偏振態有額外的控制。
– 偏振分析儀中的偏振設置獨立于光學設置中的光源設置。
展開 9，comsol仿真線偏振平面光，圓偏振平面光，橢圓偏振平面光在真空中的傳播 ￥200
spm_id_from=333.999.0.0</a> ），介紹了使用背景場仿真線偏振，圓偏振，橢圓偏振在真空中的傳播。</p><p>具體如下：</p><p>1，平面光在真空中的傳播</p><div contenteditable="false" width="100%">
<img src="https://img.jishulink.com/upload/202202/f290a08d3f6c426aabffc7b5476e8eb3.gif" title="1，背景場-平面光.gif" alt="1，背景場-平面光.gif" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/202202/f290a08d3f6c426aabffc7b5476e8eb3.gif?image_process=/format,webp/quality,q_40/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/upload/202202/f290a08d3f6c426aabffc7b5476e8eb3.gif?
展開 VirtualLab：用于光柵仿真的非偏振光
摘要
光柵等光學設備對光的偏振很敏感。因此，在仿真中正確考慮光的偏振非常重要。在實踐中，光柵有時使用非偏振光作為輸入。我們展示了如何將這種非偏振光建模為兩個正交偏振態的平均值，用于 VirtualLab Fusion 中的光柵仿真。提供了示例來說明軟件中的相應設置。
光柵仿真中的非偏振光
? 光柵分析
– 對于使用傅立葉模態方法 (FMM / RCWA) 的單光柵分析，使用平面波入射來計算
例如 衍射效率是所研究光柵的固有特性。
? 非偏振平面波
– 考慮沿 z 方向的平面波，可以認為非偏振光在統計上可以同時具有任何偏振狀態。
– 可以將任意偏振態投影到兩個正交狀態上；統計上，非偏振光沿著形成這個正交基礎的兩個狀態給出了相等的投影。
– 因此，我們可以以非相干的方式使用兩個正交狀態的平均值來表示非偏振光。
光柵仿真中的光源設置
? 光源偏振態的手動控制
– 光在 VirtualLab Fusion 中始終以矢量形式表示，用戶可以完全控制光源設置中的偏振狀態。
– 遵循基本概念，可以根據非偏振光的需要，使用特定的輸入偏振態進行光柵模擬。。例如，通過選擇 TE 和 TM 偏振作為兩個正交基態，我們可以對兩種配置獨立執行光柵仿真，然后通過功能區菜單功能手動平均結果（如下所述）。
光柵仿真中的偏振相關分析儀
? 光柵偏振分析儀
– 對于光柵衍射效率計算，VirtualLab Fusion 提供了偏振分析儀，用于研究偏振相關效應。
– 與光柵階次分析器相比，偏振分析器對入射的偏振態有額外的控制。
– 偏振分析儀中的偏振設置獨立于光學設置中的光源設置。
展開 
VirtualLab：用于光柵仿真的非偏振光
摘要
光柵等光學設備對光的偏振很敏感。因此，在仿真中正確考慮光的偏振非常重要。在實踐中，光柵有時使用非偏振光作為輸入。我們展示了如何將這種非偏振光建模為兩個正交偏振態的平均值，用于 VirtualLab Fusion 中的光柵仿真。提供了示例來說明軟件中的相應設置。
光柵仿真中的非偏振光
? 光柵分析
– 對于使用傅立葉模態方法 (FMM / RCWA) 的單光柵分析，使用平面波入射來計算
例如 衍射效率是所研究光柵的固有特性。
? 非偏振平面波
– 考慮沿 z 方向的平面波，可以認為非偏振光在統計上可以同時具有任何偏振狀態。
– 可以將任意偏振態投影到兩個正交狀態上；統計上，非偏振光沿著形成這個正交基礎的兩個狀態給出了相等的投影。
– 因此，我們可以以非相干的方式使用兩個正交狀態的平均值來表示非偏振光。
光柵仿真中的光源設置
? 光源偏振態的手動控制
– 光在 VirtualLab Fusion 中始終以矢量形式表示，用戶可以完全控制光源設置中的偏振狀態。
– 遵循基本概念，可以根據非偏振光的需要，使用特定的輸入偏振態進行光柵模擬。。例如，通過選擇 TE 和 TM 偏振作為兩個正交基態，我們可以對兩種配置獨立執行光柵仿真，然后通過功能區菜單功能手動平均結果（如下所述）。
光柵仿真中的偏振相關分析儀
? 光柵偏振分析儀
– 對于光柵衍射效率計算，VirtualLab Fusion 提供了偏振分析儀，用于研究偏振相關效應。
– 與光柵階次分析器相比，偏振分析器對入射的偏振態有額外的控制。
– 偏振分析儀中的偏振設置獨立于光學設置中的光源設置。
展開 用于光柵仿真的非偏振光
光柵仿真中的非偏振光
光柵等光學設備對光的偏振很敏感。 因此，在仿真中正確考慮光的偏振非常重要。 在實踐中，光柵有時使用非偏振光作為輸入。 我們展示了如何將這種非偏振光建模為兩個正交偏振態的平均值，用于 VirtualLab Fusion 中的光柵仿真。 提供了示例來說明軟件中的相應設置。
光柵仿真中的光源設置
? 光柵分析
– 對于使用傅立葉模態方法 (FMM / RCWA) 的單光柵分析，使用平面波入射來計算
例如 衍射效率是所研究光柵的固有特性。
? 非偏振平面波
– 考慮沿 z 方向的平面波，可以認為非偏振光在統計上可以同時具有任何偏振狀態。
– 可以將任意偏振態投影到兩個正交狀態上； 統計上，非偏振光沿著形成這個正交基礎的兩個狀態給出了相等的投影。
– 因此，我們可以以非相干的方式使用兩個正交狀態的平均值來表示非偏振光。
光柵仿真中的偏振相關分析儀
? 光源偏振態的手動控制
– 光在 VirtualLab Fusion 中始終以矢量形式表示，用戶可以完全控制光源設置中的偏振狀態。
– 遵循基本概念，可以根據非偏振光的需要，使用特定的輸入偏振態進行光柵模擬。。
展開 [VirtualLab] 用于光柵仿真的非偏振光–實例討論
摘要
像光柵這樣的光學設備對光的偏振比較敏感。 因此，在仿真中適當考慮光的偏振非常重要。 在實際中，光柵有時會以非偏振光作為輸入。 作為兩個正交偏振態的平均值，我們為您展示了如何在VirtualLab Fusion中建模這種用于光柵仿真的非偏振光。 為此，我們提供了示例來說明軟件中的相應設置。
光柵仿真中的非偏振光
?光柵分析
?對于使用傅立葉模態方法（FMM / RCWA）的單光柵分析，使用平面波入射來計算
例如：作為被研究光柵固有特性的衍射效率。
?非偏振平面波
?考慮到沿z方向的平面波，可以將非偏振光視為同一時間可以處于任何偏振態。
?任意偏振態可以沿兩個正交基底投影，并且統計上，非偏振光沿兩個正交基底給出相等的投影。
?因此，我們可以使用兩個正交狀態的平均值，并以非相干方式表示非偏振光。
光柵仿真中的光源設置
?手動控制光源偏振態
?在VirtualLab Fusion中，光始終以矢量形式表示，并且可以完全控制光源設置中的偏振態。
?按照基本概念，可以根據非偏振光的需要，以特定的輸入偏振態執行光柵仿真。 例如，通過選擇TE和TM偏振作為兩個正交基，分別執行光柵仿真，然后通過功能區菜單功能手動平均結果。
光柵仿真中的偏振相關分析器
?光柵偏振分析器
?為計算光柵衍射效率，VirtualLab Fusion提供了偏振分析器，用于研究偏振相關效應。
?偏振分析器，例如：光柵級次分析器對入射的偏振態具有額外控制。
?偏振分析器中的偏振設置獨立于光學裝置中的光源設置。
展開 用于光柵仿真的非偏振光–實例討論
摘要
像光柵這樣的光學設備對光的偏振比較敏感。 因此，在仿真中適當考慮光的偏振非常重要。 在實際中，光柵有時會以非偏振光作為輸入。 作為兩個正交偏振態的平均值，我們為您展示了如何在VirtualLab Fusion中建模這種用于光柵仿真的非偏振光。 為此，我們提供了示例來說明軟件中的相應設置。
光柵仿真中的非偏振光
?光柵分析
?對于使用傅立葉模態方法（FMM / RCWA）的單光柵分析，使用平面波入射來計算
例如：作為被研究光柵固有特性的衍射效率。
?非偏振平面波
?考慮到沿z方向的平面波，可以將非偏振光視為同一時間可以處于任何偏振態。
?任意偏振態可以沿兩個正交基底投影，并且統計上，非偏振光沿兩個正交基底給出相等的投影。
?因此，我們可以使用兩個正交狀態的平均值，并以非相干方式表示非偏振光。
光柵仿真中的光源設置
?手動控制光源偏振態
?在VirtualLab Fusion中，光始終以矢量形式表示，并且可以完全控制光源設置中的偏振態。
?按照基本概念，可以根據非偏振光的需要，以特定的輸入偏振態執行光柵仿真。 例如，通過選擇TE和TM偏振作為兩個正交基，分別執行光柵仿真，然后通過功能區菜單功能手動平均結果。
光柵仿真中的偏振相關分析器
?光柵偏振分析器
?為計算光柵衍射效率，VirtualLab Fusion提供了偏振分析器，用于研究偏振相關效應。
?偏振分析器，例如：光柵級次分析器對入射的偏振態具有額外控制。
?偏振分析器中的偏振設置獨立于光學裝置中的光源設置。
展開 26，comsol仿真線偏振高斯光經過透鏡聚焦后的光場分布 ￥13000
在之前第15篇推送中，介紹了徑向偏振光和角向偏振光經過透鏡聚焦后的光場，當時是正好有文獻推導公式，
但是倘若沒有現成的文獻推導呢？那就得自己慢慢在草稿紙上推導。實驗中最常用的光源是線偏振高斯光，所以后來我慢慢推導了線偏振高斯光經過透鏡聚焦后的光場，并用comsol仿真出來。這個聚焦光場的仿真其實難度還挺大的，并不easy。至于其他光，比如圓偏高斯光，渦旋光等等，以后有空在慢慢推吧。
如下是我的仿真結果
付費內容如下
展開 中科院展示基于手性TADF發光材料，開發高效率圓偏振光的OLED器件
據介紹，研究人員在實驗室中開發的這種基于手性聚合物OLED發光器件，可以以非常高的效率發出圓偏振光。
在論文摘要中，研究人員報告提出了一種手性供體-受體共聚策略，這種策略可以用來開發具有熱激活延遲熒光的手性非共軛聚合物。基于此策略，研究人員在實驗室中合成了兩對手性聚合物(R,R)-/(S,S)-pTpAcDPS和(R,R)-/(S,S)-pTpAcBP。據介紹，這種手性供體和受體的交替共聚可以有效地分離前線分子軌道，從而讓聚合物具有非常小的能帶差（ ΔEST）和高效的TADF性能。另外在測試時，這種聚合物還以高達92%的量子產率發出圓偏振光。
研究人員進一步結合溶液處理方案開發了一種發圓偏振光的有機發光二極管，其外量子效率高達22.1 %，最大亮度高達34350 nit。據介紹，這是基于手性TADF聚合物CP-OLED的首次報道，它為開發高效 CPEL 聚合物提供了有用且有價值的指導。實際上，基于OLED的CPEL （圓偏振電致發光，Circularly Polarized Electro-Luminescence）因其可以直接高效地產生圓偏振光而一直受到人們的關注，這種技術在3D顯示、光學數據存儲和光學自旋電子學等應用領域具有廣闊的潛力。
圖1展示了中國科學院化學研究所的研究人員用來展示高效圓偏振OLED用手性熱激活延遲熒光(TADF)活性聚合物的供體-受體共聚策略。研究人員報告說，他們在這項研究中首次檢測到由手性TADF活性聚合物所制成圓偏振OLED發出的圓偏振光。該圖摘自德國應用化學期刊雜志
自2018年陳傳峰團隊首次報道基于TADF材料CP-OLED以來，TADF材料已被用于CP-OLED以實現高效CPEL。
展開 VirtualLab Unity應用：立方體型偏振分光膜
偏振分光立方是一種常用的光學元件，由兩個等邊直角棱鏡組成，透射面之間鍍有偏振分光膜，用于按偏振狀態將入射光學分成兩束互相垂直的光。本案例中，設計了一種偏振使用的分光膜能夠在可見光波段、45°入射條件下p偏振光大部分透射，s偏振光大部分反射。
摘要
訊技自研光學實驗教具應用：光的偏振實驗
實驗概述
將自然光變成偏振光的器件稱為起偏器。用于檢驗偏振光的器件稱為檢偏器。一束自然光通過起偏器后，出射光光矢量的振動方向依賴于起偏器。起偏器和檢偏器允許通過的光矢量的方向是起偏器的透光軸。光通過起偏器、檢偏器后的光強I和兩透光軸夾角θ的關系為
I=I0cos2θ
其中，I0為入射光強。可見若改變兩起偏器間的夾角則出射光強將發生變化。
使用VirutalLab Fusion建模仿真
圖1.在VirtualLab Fusion中搭建實驗光路
圖2.（左）兩偏振片平行
圖3.（右）兩偏振片成45°角
圖4.沿x軸一維曲線疊加（藍色為兩偏振片平行，紅色為兩偏振片45°夾角）
實驗教具中的實驗搭建
圖1.實驗光路
圖2.（左）兩偏振片平行
圖3.（右）兩偏振片成45°角
4.實驗總結
我們在VirtualLab Fusion軟件中可以很輕易地得到一些數值結果，因此很容易驗證馬呂斯定律，而在實驗中也可以通過探測器得到具體地數值結果，在本例中，我們使用接收屏也可以肉眼觀察到兩偏振片相對角度變化過程中光斑亮度的變化。
展開 訊技自研光學實驗教具應用：光的偏振實驗
實驗概述
將自然光變成偏振光的器件稱為起偏器。用于檢驗偏振光的器件稱為檢偏器。一束自然光通過起偏器后，出射光光矢量的振動方向依賴于起偏器。起偏器和檢偏器允許通過的光矢量的方向是起偏器的透光軸。光通過起偏器、檢偏器后的光強I和兩透光軸夾角θ的關系為
I=I0cos2θ
其中，I0為入射光強。可見若改變兩起偏器間的夾角則出射光強將發生變化。
使用VirutalLab Fusion建模仿真
圖1.在VirtualLab Fusion中搭建實驗光路
圖2.（左）兩偏振片平行
圖3.（右）兩偏振片成45°角
圖4.沿x軸一維曲線疊加（藍色為兩偏振片平行，紅色為兩偏振片45°夾角）
實驗教具中的實驗搭建
圖1.實驗光路
圖2.（左）兩偏振片平行
圖3.（右）兩偏振片成45°角
4.實驗總結
我們在VirtualLab Fusion軟件中可以很輕易地得到一些數值結果，因此很容易驗證馬呂斯定律，而在實驗中也可以通過探測器得到具體地數值結果，在本例中，我們使用接收屏也可以肉眼觀察到兩偏振片相對角度變化過程中光斑亮度的變化。
展開 VirtualLab Unity應用：消偏振分光膜
本案例中，成功實現了一種在530 nm-570 nm波長、45°入射條件下具有 50:50 分束比的消偏振分光膜。
消偏振分光膜是一種在特定入射角下實現偏振無關分光的光學薄膜。相比普通分光膜對p光和s光存在明顯的透射或反射差異，消偏振分光膜對于不同偏振態的光具有接近一致的光譜性能，從而實現對偏振狀態不敏感的分光效果。
摘要
設計一款消偏振分光膜，在45°入射條件下，于530–570?nm波段實現50:50的分光比。要求該波段內的平均透射率偏差不超過±8%，且p光與s光的平均透射率之差的絕對值小于6%。
應用場景
展開 VirtualLab Unity應用：消偏振分光膜
摘要
消偏振分光膜是一種在特定入射角下實現偏振無關分光的光學薄膜。相比普通分光膜對p光和s光存在明顯的透射或反射差異，消偏振分光膜對于不同偏振態的光具有接近一致的光譜性能，從而實現對偏振狀態不敏感的分光效果。
本案例中，成功實現了一種在530 nm-570 nm波長、45°入射條件下具有 50:50 分束比的消偏振分光膜。
應用場景
設計一款消偏振分光膜，在45°入射條件下，于530–570?nm波段實現50:50的分光比。要求該波段內的平均透射率偏差不超過±8%，且p光與s光的平均透射率之差的絕對值小于6%。
設計結果
設計結果如圖所示，在45°入射條件下，530–570?nm波段實現了平均透射率偏差不超過±8%，且p光與s光的平均透射率之差的絕對值小于6%。
設計流程
該分光膜的初始結構用了一系列LMHM的形式，其中M是中間折射率介質層。
使用公式工具構建了上述膜系作為基礎結構，右圖展示了其在525 nm-575 nm范圍內45°入射時的光譜。可以看出此時不達標。
關于公式工具的更多信息: Tutorial: Formula Tool
采用 Nelder-Mead 算法對各層厚度進行優化，目標是在 530–570 nm 波長范圍內、45° 入射時將p光和s光的透射率等于50%。
關于優化的更多信息: Tutorial: Optimization Workflow
通過優化，最終獲得了滿足設計要求的膜層結構。
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