瓊斯矢量與瓊斯矩陣

在激光系統中，常常需要應用偏振元件。在再生放大器中，需要薄膜偏振片、四分之一波片和普克兒盒通過改變脈衝的偏振態，來捕獲、放大並最後導出脈衝。再生腔中，薄膜偏振片，四分之一波片，普克兒盒就是偏振元件。在光參量放大系統中，通常應用非線性晶體的雙折射效應來實現相位匹配，一般要求信號光是尋常光，泵浦光是非常光，因此常常利用二分之一波片對信號光或者泵浦光進行偏振態的控制，二分之一波片為偏振元件。在實驗中，有時候需要對激光的能量進行連續的條件。兩個連續放置的偏振片構成的系統即可實現這一過程，兩個偏振片的透光軸構成的夾角不同，出射的激光的能量不同。因此，偏振元件在激光系統中的應用非常廣泛。

偏振光的偏振態可以簡單的分為線偏振，圓偏振和橢圓偏振，激光系統中經常用的是線偏振，偶爾會遇到圓偏振。偏振元件有很多種，經常用的有薄膜偏振片，四分之一波片，半波片和線偏振器。一種偏振態的光，經過偏振元件後，偏振態發生改變。

有很多種數學方法來描述光的偏振態及偏振元件的偏振特性，我比較喜歡用瓊斯矢量和瓊斯矩陣的方式。瓊斯矢量描述光的偏振態，瓊斯矩陣描述偏振元件的偏振特性。偏振光經過偏振元件後的偏振態，計算偏振元件的瓊斯矩陣乘以入射光的瓊斯矢量的結果即可，如果是經過一系列的偏振元件，則是乘以一系列的相應偏振元件的瓊斯矩陣，用起來十分方便。

在這裡，我總結了常見偏振光的瓊斯矢量，常見偏振元件的瓊斯矩陣，以及常見偏振光經過常見偏振元件後的偏振態。如以下圖片所示。

常見偏振光的瓊斯矢量

常見偏振元件的瓊斯矩陣

常見偏振光經過常見偏振元件後的偏振態

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