概述

瓊斯矩陣 (Jones Matrix) 表面是一種非常簡便的定義偏振元件的方法。這篇文章通過幾個示例介紹了如何使用瓊斯矩陣。本文使用的示例請從以下鏈接下載：

https://customers.zemax.com/support/knowledgebase/Knowledgebase-Attachments/How-to-Use-the-Jones-Matrix-Surface/jones_matrix.aspx

介紹

光線追跡程序一般只考慮光線的幾何屬性（位置、方向和相位）。光線傳播到一個表面時的全部信息可由坐標(biāo)、方向余弦（光線與局部坐標(biāo)軸的夾角）和相位（光線的光程及光程差）表示。

在兩種介質(zhì)的分界處（例如玻璃和空氣），光線的折射遵循斯涅耳定律 (Snell`s Law) 。通常情況下，那些在交界處發(fā)生的不影響光線方向的效應(yīng)會被忽略。這些效應(yīng)包括與入射角相關(guān)的電場振幅和相位的變化、兩種介質(zhì)的材料屬性以及交界處的光學(xué)鍍膜帶來的影響。

偏振分析是基于傳統(tǒng)光線追跡的擴(kuò)展功能，它會考慮光線傳播穿過系統(tǒng)時產(chǎn)生的反射和吸收損耗，（包括光學(xué)鍍膜的影響）。

OpticStudio有完善的分析能力可以分析幾乎任意光學(xué)膜層及雙折射介質(zhì)。但是當(dāng)缺少實際數(shù)據(jù)支撐時，我們也可以使用一些簡單的模型。例如，OpticStudio支持在沒有實際數(shù)據(jù)的情況下，使用理想 (IDEAL) 或表格 (TABLE) 類型的鍍膜進(jìn)行建模。與之類似的是，我們也可以使用瓊斯矩陣，理想的描述偏振器件，例如起偏器等。該方法不需要對偏振器件進(jìn)行詳細(xì)的實際建模，并且這是一個簡單易用的“黑盒”系統(tǒng)，可以有效的模擬一些偏振現(xiàn)象。

瓊斯矩陣

電場的振幅和偏振態(tài)可由向量E表示，它包含三個分量 {Ex, Ey, Ez} 且各分量均為復(fù)數(shù)。光線傳播的方向向量由k表示，它也包含三個分量 {l, m, n}，其中l(wèi), m, n為光線在x, y, z方向上的方向余弦。電場向量E必須垂直于方向向量k，因此：

k·strong>E = 0

因此可以推斷出：

Ex·l + Ey·m + Ez·n = 0

任意兩種介質(zhì)的分界面都會對光的偏振產(chǎn)生影響，OpticStudio可以對這些影響進(jìn)行詳細(xì)的模擬，也可以建立理想化的偏振模型來模擬通用的偏振器件。在序列模式下，該模型表示為“瓊斯矩陣”表面；在非序列模式下該模型表示為“瓊斯矩陣”物體�！碍偹咕仃嚒备鶕�(jù)下式描述瓊斯向量（表示電場）：

其中A, B, C, D均為復(fù)數(shù)。您可以在透鏡數(shù)據(jù)編輯器或非序列元件編輯器中分別輸入這些復(fù)參數(shù)的實部和虛部。