偏振光和光学系统（第2卷）

　　本书是有关偏振光学及光学系统偏振设计和分析方面的一本系统性论著，讨论了偏振光基本理论和测量方法、偏振光线追迹和偏振像差理论，以及偏振像差理论在常用偏振元件和系统中的应用。全书共27章，分为两卷，其中 卷为 ~13章，介绍光的偏振特性及其表征方法、偏振光干涉、琼斯矩阵、米勒矩阵、偏振测量术、菲涅耳公式、偏振光线追迹、光学光线追迹、琼斯光瞳和局部坐标系、菲涅耳像差、薄膜等内容； 第二卷为 4~27章，介绍基于泡利矩阵的琼斯矩阵解析、近轴偏振像差、偏振像差对成像的影响、平移和延迟计算、倾斜像差、双折射光线追迹、基于偏振光线追迹矩阵的光束组合、单轴材料和元件、晶体偏振器、衍射光学元件、液晶盒、应力双折射、多阶延迟器及其延迟的不连续性等。本书内容 丰富、翔实，特别是关于光学系统的偏振光线追迹、偏振像差分析及应用泡利矩阵进行偏振特性解析等部分内容，是作者对于偏振光学研究的 成果。

　　侯俊峰，张旭升，男，1978年出生，博士，副教授，硕士生导师，现为北京理工大学光电学院副教授。2000年毕业于北京理工大学光电工程系，2005年于北京理工大学光电学院获工学博士学位，2005年参加工作，2011-2012年在美国华盛顿大学访学。主要研究方向为偏振光学测量及仪器、光学设计，主持或作为主要人员参与 自然科学基金、国防计量技术基础、总装预研基金、企 合作研究项目等十多项科研项目。获得 技术发明二等奖1项、省部级技术发明二等奖2项、军队科技进步二等奖1项，在 外重要学术期刊和会议上发表学术论文20余篇，获授权 发明专利3项、计算机软件著作权3项。

目录



作者简介15
致谢16
前言17
这本书是怎么产生的19
建议的课程21
章节导览23
学习特征37
缩略语表39

4章


基于泡利矩阵的琼斯矩阵数据约简

14.1引言
14．2泡利矩阵和琼斯矩阵
14．2．1泡利矩阵恒等式
14．2．2展开为泡利矩阵之和
14．2．3泡利符号约定
14．2．4偏振元件绕光轴旋转时的泡利系数
14．2．5泡利之和形式的本征值、本征矢量及矩阵函数
14．2．6标准求和形式
14．3偏振元件序列
14．4矩阵指数和对数
14．4．1矩阵指数
14．4．2矩阵对数
14．4．3延迟器矩阵
14．4．4二向衰减器矩阵
14．4．5齐次琼斯矩阵的偏振性质
14．5椭圆延迟器和延迟器空间
14．6非齐次琼斯矩阵的偏振特性
14．7二向衰减空间和非齐次偏振元件
14．7．1二向衰减空间和延迟空间的叠加
14．8弱偏振元件
14．9总结和结论
14．10习题集
14．11参考文献

5章

近轴偏振像差

15．1引言
15．2偏振像差
15．2．1弱偏振琼斯矩阵的相互作用
15．2．2弱偏振光线截点序列的偏振
15．3近轴偏振像差
15．3．1近轴角度和入射面
15．3．2近轴二向衰减和延迟
15．3．3二向衰减离焦
15．3．4二向衰减离焦和延迟离焦
15．3．5视场内的二向衰减和延迟
15．3．6偏振倾斜和平移
15．3．7双节点偏振
15．3．8界面近轴偏振像差总结
15．4七片透镜系统的近轴偏振分析
15．5高阶偏振像差
15．5．1电场像差
15．5．2定向器
15．5．3二向衰减和延迟
15．6偏振像差测量
15．7总结与结论
15．8附录
15．8．1近轴光学
15．8．2建立光学系统
15．8．3近轴光线追迹
15．8．4约化厚度和约化角度
15．8．5近轴斜光线
15．9习题集
15．10参考文献

6章

有偏振像差的成像

16．1引言
16．2离散傅里叶变换
16．3琼斯出瞳和琼斯光瞳函数
16．4振幅响应矩阵
16．5米勒点扩展矩阵
16．6ARM和MPSM的尺度
16．7像的偏振结构
16．8光学传递矩阵
16．9例子——偏振光瞳及非偏振物体
16．10例子——实体角锥回射器
16．11例子——临界角角锥回射器
16．12讨论和结论
16．13习题集
16．14参考文献

7章

平移和延迟计算

17．1引言
17．1．1固有延迟计算的目的
17．2几何变换
17．2．1局部坐标的旋转： 偏振仪视角
17．2．2非偏振光学系统
17．2．3矢量的平移
17．2．4反射时矢量的平移
17．2．5平移矩阵Q
17．3正则局部坐标
17．4固有延迟计算
17．4．1固有延迟的定义
17．5从P中分离几何变换
17．5．1用于P的固有延迟算法，方法1
17．5．2用于P的固有延迟算法，方法2
17．5．3延迟范围
17．6例子
17．6．1正入射的理想反射
17．6．2一个镀铝的三反射镜系统例子
17．7总结
17．8习题集
17．9参考文献

8章

倾斜像差

18．1引言
18．2倾斜像差的定义
18．3倾斜像差算法
18．4镜头示例——美国专利2896506
18．5近轴光线追迹中的倾斜像差
18．6近轴倾斜像差的例子
18．7倾斜像差对PSF的影响
18．8美国专利2896506的PSM
18．9统计——CODE V专利库
18．10总结
18．11习题集
18．12参考文献

9章

双折射光线追迹

19．1双折射材料中的光线追迹
19．2电磁波在各向异性介质的数学描述
19．3双折射材料
19．4双折射材料的本征模式
19．5双折射界面的反射和折射
19．6光线倍增的数据结构
19．7双折射界面的偏振光线追迹矩阵
19．7．1案例Ⅰ： 各向 各向 界面
19．7．2案例Ⅱ： 各向 双折射界面
19．7．3案例Ⅲ： 双折射各向 界面
19．7．4案例Ⅳ： 双折射双折射界面
19．8例子： 光束经过三个双轴晶体的光线分裂
19．9例子： 双轴立方体的内反射
19．10总结
19．11习题集
19．12参考文献

第20章

用偏振光线追迹矩阵进行光束组合

20．1引言
20．2波前和光线网格
20．3共传播的波前合并
20．4非共传播的波前合并
20．5不规则光线网格的合并
20．5．1合并未对齐光线数据的一般步骤
20．5．2逆距离加权插值
20．6小结
20．7习题集
20．8参考文献

第21章

单轴材料和元件

21．1单轴材料中的光学设计问题
21．2单轴材料描述
21．3单轴材料的本征模式
21．4单轴界面的反射和折射
21． 射率椭球、光率体、K面和S面
21．6晶体波片的像差
21．6．1A板的像差
21．6．2C板的像差
21．7A板的成像
21．8偏移板
21．9晶体棱镜
21．10习题集
21．11参考文献

第22章

晶体偏振器

22．1引言
22．2晶体偏振器的材料
22．3格兰泰勒偏振器
22．3．1有限视场
22．3．2多条潜在的光线路径
22．3．3多个偏振波前
22．3．4从偏振器出射的偏振波前
22．4格兰泰勒偏振器的像差
22．5格兰泰勒偏振器对
22．6小结
22．7习题集
22．8参考文献

第23章

衍射光学元件

23．1引言
23．2光栅方程
23．3光线追迹衍射光学元件
23．3．1反射式衍射光栅
23．3．2线栅偏振器
23．3．3衍射延迟器
23．3．4衍射亚波长减反膜
23．4RCWA算法总结
23．5习题集
23．6致谢
23．7参考文献

第24章

液晶盒

24．1引言
24．2液晶
24．2．1介电各向异性
24．3液晶盒
24．3．1液晶盒的构造
24．3．2恢复力
24．3．3液晶显示器： 高对比度的强度调制
24．4液晶盒种类
24．4．1弗里德里克斯液晶盒
24．4．290°扭曲向列相液晶盒
24．4．3超扭曲向列相液晶盒
24．4．4垂直配向液晶盒
24．4．5面内切换液晶盒
24．4．6硅基液晶盒
24．4．7蓝相液晶盒
24．5偏振模型
24．5．1扩展琼斯矩阵模型
24．5．2光线单次通过的偏振光线追迹矩阵
24．5．3多层干涉模型
24．5．4液晶盒ZLI1646的计算
24．6液晶盒构建中的一些问题
24．6．1间隔物
24．6．2向错
24．6．3预倾斜
24．6．4振荡方波电压
24．7液晶盒性能的限制
24．7．1液晶盒速度

24．7．2出射偏振态的光谱变化
24．7．3相位延迟随入射角的变化
24．7．4双轴薄膜补偿液晶盒的偏振像差
24．7．5偏振片漏光
24．7．6退偏
24．8液晶盒的测试
24．8．1扭曲向列液晶盒测试例子
24．8．2IPS测试
24．8．3VAN盒
24．8．4MVA盒测试
24．8．5薄膜延迟器缺陷
24．8．6检偏器和出射偏振态之间的未对准
24．9习题集
24．10致谢
24．11参考文献

第25章

应力诱导双折射

25．1应力双折射简介
25．2光学系统中的应力双折射
25．3应力诱导双折射理论
25．4应力双折射元件中的光线追迹
25．5对具有空间变化应力双折射元件的光线追迹
25．5．1系统形状的存储
25．5． 射和反射
25．5．3应力数据格式
25．5．4空间变化双轴应力的偏振光线追迹矩阵
25．5．5空间变化应力函数的例子
25．6应力双折射对光学系统性能的影响
25．6．1用偏光镜观察应力双折射
25．6．2注塑成型透镜的仿真
25．6．3塑料DVD透镜的仿真
25．7总结
25．8习题集
25．9致谢
25．10参考文献

第26章

多阶延迟器和不连续性之谜

26．1引言
26．2延迟不连续之谜
26．3基于简单色散模型的齐次延迟器系统的延迟展开
26．3．1色散模型
26．3．2齐次延迟器系统的延迟
26．3．3齐次延迟器的迹线以及在延迟器空间的延迟展开
26．4任意取向复合延迟器系统延迟展开的不连续性
26．4．1复合延迟器的琼斯矩阵分解
26．4．2组合延迟器在延迟器空间的迹线
26．4．3组合延迟器系统的多模出射
26．4．4快轴方向相差45°的复合延迟器例子
26．5总结
26．6附录
26．7习题集
26．8参考文献

第27章

总结和结论

27．1难题
27．2偏振光线追迹的复杂性
27．2．1光学系统描述的复杂性
27．2．2光线路径的椭圆偏振特性
27．2．3光程长度和相位
27．2．4延迟的定义
27．2．5延迟和倾斜像差
27．2．6多级延迟
27．2．7双折射光线追迹的复杂性
27．2．8相干模拟
27．2．9散射
27．2．10退偏
27．3偏振光线追迹的概念和方法
27．3．1琼斯矩阵和琼斯光瞳
27．3．2P矩阵和局部坐标
27．3．3PSF和OTF的推广
27．3．4光线倍增、光线树和数据结构
27．3．5模式合并
27．3．6替代模拟方法
27．4偏振像差抑制
27．4．1偏振光线追迹输出分析
27．5偏振光线追迹与偏振像差的比较
27．5．1铝膜与偏振像差表达式
27．5．2偏振光线追迹和琼斯光瞳
27．5．3琼斯光瞳的像差表达式
27．5．4二向衰减和延迟的贡献
27．5．5基于偏振像差的设计规则
27．5．6振幅响应矩阵
27．5．7米勒矩阵点扩展矩阵
27．5．8PSF分量的位置
27．6参考文献