当前位置: 首页 > news >正文

在超表面中琼斯矩阵的使用

琼斯矩阵(Jones Matrix) 是一种线性代数方法,用于描述光的偏振状态和偏振变化,是偏振光学中重要的数学工具。它在 超表面理论设计 中广泛应用,尤其是在设计和调控光与物质相互作用时,例如偏振控制、相位调制、波前整形等。

一、琼斯矩阵的基本概念

  1. 定义
    琼斯矩阵是一种 2×2 的复矩阵,用于描述光的偏振状态在通过某种光学器件(如超表面)后发生的改变。光的偏振状态用琼斯矢量表示,经过光学器件后:

    [ E x ′ E y ′ ] = [ J x x J x y J y x J y y ] ⋅ [ E x E y ] \begin{bmatrix} E_x' \\ E_y' \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} J_{xx} & J_{xy} \\ J_{yx} & J_{yy} \end{bmatrix} \cdot \begin{bmatrix} E_x \\ E_y \end{bmatrix} [ExEy]=[JxxJyxJxyJyy][ExEy]

    • ( E x E_x Ex, E y E_y Ey) :光在 (x) 和 (y) 方向的电场分量(输入)。
    • ( J x x , J x y , J y x , J y y ) ( J_{xx}, J_{xy}, J_{yx}, J_{yy} ) (Jxx,Jxy,Jyx,Jyy):琼斯矩阵的分量,代表器件对各方向光场的传输特性。
    • ( E x ′ , E y ′ ) ( E_x', E_y' ) (Ex,Ey):输出光的偏振状态。
  2. 琼斯矢量
    偏振光可以表示为:
    [ E x E y ] \begin{bmatrix} E_x \\ E_y \end{bmatrix} [ExEy]

    其中 E x E_x Ex E y E_y Ey 是复数,包含幅度和相位信息。

  3. 琼斯矩阵的物理意义
    每个矩阵分量:

    • ( J x x , J y y ) ( J_{xx}, J_{yy} ) (Jxx,Jyy):描述光在同方向(如 (x)-(x))传播的影响。
    • ( J x y , J y x ) ( J_{xy}, J_{yx} ) (Jxy,Jyx):描述光在正交方向之间的耦合(如 x-y)。

二、超表面设计中的琼斯矩阵应用

超表面是由亚波长尺寸的纳米结构阵列组成的平面光学器件,能在亚波长尺度上对光场进行调控。琼斯矩阵在设计超表面时有以下具体用途:

1. 偏振控制
  • 偏振旋转:设计特定的琼斯矩阵,使得输入的线偏振光旋转一定角度。例如,超表面可以实现特定角度的偏振态旋转:
    J = [ cos ⁡ θ − sin ⁡ θ sin ⁡ θ cos ⁡ θ ] \mathbf{J} = \begin{bmatrix} \cos\theta & -\sin\theta \\ \sin\theta & \cos\theta \end{bmatrix} J=[cosθsinθsinθcosθ]
  • 偏振转换:实现线偏振与圆偏振的互相转换(或椭圆偏振)。例如:
    J CP = 1 2 [ 1 i 1 − i ] \mathbf{J}_{\text{CP}} = \frac{1}{\sqrt{2}} \begin{bmatrix} 1 & i \\ 1 & -i \end{bmatrix} JCP=2 1[11ii]
2. 相位调控

超表面中纳米结构的几何设计会引入空间非均匀的相位延迟。通过琼斯矩阵表述,可以计算出不同偏振光在超表面上的相位调控效果。例如:
J = [ e i ϕ x 0 0 e i ϕ y ] \mathbf{J} = \begin{bmatrix} e^{i\phi_x} & 0 \\ 0 & e^{i\phi_y} \end{bmatrix} J=[eiϕx00eiϕy]
其中 p h i x phi_x phix p h i y phi_y phiy是对 x x x y y y 偏振光的相位调控。

3. 光学滤波

设计特定的琼斯矩阵,使得某些偏振分量的光被增强或抑制。例如,构建偏振选择性器件,矩阵可能为:
J = [ 1 0 0 0 ] \mathbf{J} = \begin{bmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 0 \end{bmatrix} J=[1000]
该矩阵仅允许 x x x-偏振光通过,抑制 y y y-偏振光。

4. 波前整形

超表面可以设计为不同偏振态的光引入不同相位偏移。通过使用琼斯矩阵,可以计算和优化超表面的纳米结构参数,从而实现复杂的波前调控。

三、如何具体使用琼斯矩阵进行设计?

1. 理论计算

根据设计目标(如波前控制或偏振转换),确定需要的琼斯矩阵形式。

  • 确定输入光的偏振状态(线偏振、圆偏振等)。
  • 计算输出光需要满足的偏振条件或相位分布。
2. 光学模拟

使用电磁模拟软件(如 FDTD、COMSOL)模拟纳米结构的电磁响应,提取其琼斯矩阵。

  • 扫描不同的入射角、波长和偏振态,得到全波长范围内的响应。
3. 纳米结构设计

将目标琼斯矩阵转化为超表面的几何参数,如纳米天线的尺寸、间距、形状等。

  • 例如,使用 V形纳米结构可以通过改变角度来引入特定的相位延迟。
4. 实验验证

测量实际超表面的琼斯矩阵,并与设计目标对比。

四、研究方向与应用

  1. 光学计算

    • 使用超表面设计特定的琼斯矩阵,实现偏振编码和光学信息处理。
  2. 光通信

    • 在偏振复用系统中使用超表面实现偏振态选择和转换。
  3. 成像

    • 超表面实现偏振分辨显微技术,结合琼斯矩阵分析复杂生物样本的偏振特性。
  4. 超构材料

    • 设计非对称结构实现琼斯矩阵的非对称调控,用于非对称透射或反射。

相关文章:

在超表面中琼斯矩阵的使用

琼斯矩阵(Jones Matrix) 是一种线性代数方法,用于描述光的偏振状态和偏振变化,是偏振光学中重要的数学工具。它在 超表面理论设计 中广泛应用,尤其是在设计和调控光与物质相互作用时,例如偏振控制、相位调制…...

在macOS上从源码部署RAGFlow-0.14.1

一、macOS配置 1. macOS配置 我使用MacBook Pro,chip 是 Apple M3 Pro,Memory是18GB,macOS是 Sonoma 14.6.1。 2.安装Docker和Docker compose 官方要求 Docker ≥ 24.0.0 & Docker Compose ≥ v2.26.1,我的版本如下&#x…...

2-2-18-9 QNX系统架构之文件系统(二)

阅读前言 本文以QNX系统官方的文档英文原版资料为参考,翻译和逐句校对后,对QNX操作系统的相关概念进行了深度整理,旨在帮助想要了解QNX的读者及开发者可以快速阅读,而不必查看晦涩难懂的英文原文,这些文章将会作为一个…...

【经管数据】上市公司企业审计报告时滞数据、 年报披露时滞数据(2001-2022年)

测算方式:参考C刊《审计研究》窦笑晨(2022)老师的研究,从审计报告约定披露日期到审计报告实际披露日期之间的时间间隔。有关审计报告时滞的度量,现有研究大多采用资产负债表日与审计报告实际披露日期之间的间隔天数进行…...

debian ubuntu armbian部署asp.net core 项目 开机自启动

我本地的环境是 rk3399机器,安装armbian系统。 1.安装.net core 组件 sudo apt-get update && \sudo apt-get install -y dotnet-sdk-8.0或者安装运行库,但无法生成编译项目 sudo apt-get update && \sudo apt-get install -y aspnet…...

无人机地面遥控遥测技术与算法概述!

一、地面系统遥控检测核心技术 卫星遥测技术: 定义:卫星遥测技术是实现卫星与地面之间遥测数据传输的关键环节。 功能:传输卫星的状态信息、传感器采集的环境参数等。 关键技术: 调制解调技术:用于将数字遥测数据…...

游戏引擎学习第30天

仓库: https://gitee.com/mrxiao_com/2d_game 回顾 在这段讨论中,重点是对开发过程中出现的游戏代码进行梳理和进一步优化的过程。 工作回顾:在第30天,回顾了前一天的工作,并提到今天的任务是继续从第29天的代码开始&#xff0c…...

Django drf 快速使用

1. 安装: pip install djangorestframework 2. 添加rest_framework到您的INSTALLED_APPS设置。 settings.pyINSTALLED_APPS [...rest_framework, ] 3. 定义模型 models.pyfrom django.db import modelsclass BookModel(models.Model):name models.CharField(max_length64)…...

机器学习介绍与实战:案例解析与未来展望

一、机器学习概述 1. 什么是机器学习? 机器学习(Machine Learning, ML)是一种通过数据训练模型,使计算机能够自动从经验中学习的技术。它旨在让计算机在没有显式编程的情况下,能够从数据中提取模式、进行预测或决策。…...

【SCT71401】3V-40V Vin, 150mA, 2.5uA IQ,低压稳压器,替代SGM2203

SCT71401 3V-40V Vin, 150mA, 2.5uA IQ,低压稳压器,替代SGM2203 描述 SCT71401系列产品是一款低压差线性稳压器,设计用于3 V至40 V (45V瞬态输入电压)的宽输入电压范围和150mA输出电流。SCT71401系列产品使用3.3uF…...

2024.12.3总结

继周一把PPT初稿弄出来后,今晚进行了转正预答辩,主管,导师,团队里能来听答辩的人都来了,讲完后,自己都觉得自己讲得不好,基本上是照着PPT念的。 写PPT,改PPT,不停的预演答辩的过程&…...

Redis探秘Sentinel(哨兵模式)

概述 Redis的高可用机制有持久化、复制、哨兵和集群。其主要的作用和解决的问题分别是: 持久化:持久化是最简单的高可用方法(有时甚至不被归为高可用的手段),主要作用是数据备份,即将数据存储在硬盘,保证数据不会因进…...

Linux C/C++编程之静态库

【图书推荐】《Linux C与C一线开发实践(第2版)》_linux c与c一线开发实践pdf-CSDN博客《Linux C与C一线开发实践(第2版)(Linux技术丛书)》(朱文伟,李建英)【摘要 书评 试读】- 京东图书 (jd.com…...

strlen函数用法,模拟实现

一、strlen 函数用法 用来求字符串长度,从我们给的地址开始,往后数,直到遇到 \0 停止,返回数的个数,不包括 \0 返回值类型是无符号整形 char arr[ ]"bvcxz"; printf("%u ",strlen(arr)); …...

云原生后端:解锁高效可扩展应用的魔法世界

目录 一、云原生后端的崛起:时代的必然选择 二、云原生后端的基石:容器化与 Docker (一)容器化的概念与优势 (二)Docker:容器化的明星工具 三、微服务架构:云原生后端的灵魂 &…...

大数据新视界 -- Hive 数据湖架构中的角色与应用(上)(25 / 30)

💖💖💖亲爱的朋友们,热烈欢迎你们来到 青云交的博客!能与你们在此邂逅,我满心欢喜,深感无比荣幸。在这个瞬息万变的时代,我们每个人都在苦苦追寻一处能让心灵安然栖息的港湾。而 我的…...

React高阶面试题目(六)

React的formik库 定义: Formik是一个用于在React应用程序中构建和处理表单数据的流行开源库。它提供了许多实用的组件和函数,使在React应用程序中处理表单数据变得更加轻松。 优点: 自动处理表单状态管理,无需手动编写大量的状态…...

容器运行应用及Docker命令

文章目录 一、使用容器运行Nginx应用1_使用docker run命令运行Nginx应用1 观察下载容器镜像过程2 观察容器运行情况 2_访问容器中运行的Nginx服务1 确认容器IP地址2 容器网络说明3 使用curl命令访问 二、Docker命令1_Docker命令获取帮助方法2_Docker官网提供的命令说明3_docker…...

【Go 基础】channel

Go 基础 channel 什么是channel,为什么它可以做到线程安全 Go 的设计思想就是:不要通过共享内存来通信,而是通过通信来共享内存。 前者就是传统的加锁,后者就是 channel。也即,channel 的主要目的就是在多任务间传递…...

windows10更新后system磁盘占用100%

windows10更新后system磁盘占用100% 现象: 解决办法: 打开服务禁用:Connected User Experiences and Telemetry 我现在已经把该服务禁用了,已经没有再出现不停写入的情况。 服务描述:“已连接的用户体验和遥测服务所…...

多模态2025:技术路线“神仙打架”,视频生成冲上云霄

文|魏琳华 编|王一粟 一场大会,聚集了中国多模态大模型的“半壁江山”。 智源大会2025为期两天的论坛中,汇集了学界、创业公司和大厂等三方的热门选手,关于多模态的集中讨论达到了前所未有的热度。其中,…...

工业安全零事故的智能守护者:一体化AI智能安防平台

前言: 通过AI视觉技术,为船厂提供全面的安全监控解决方案,涵盖交通违规检测、起重机轨道安全、非法入侵检测、盗窃防范、安全规范执行监控等多个方面,能够实现对应负责人反馈机制,并最终实现数据的统计报表。提升船厂…...

蓝桥杯 2024 15届国赛 A组 儿童节快乐

P10576 [蓝桥杯 2024 国 A] 儿童节快乐 题目描述 五彩斑斓的气球在蓝天下悠然飘荡,轻快的音乐在耳边持续回荡,小朋友们手牵着手一同畅快欢笑。在这样一片安乐祥和的氛围下,六一来了。 今天是六一儿童节,小蓝老师为了让大家在节…...

学校时钟系统,标准考场时钟系统,AI亮相2025高考,赛思时钟系统为教育公平筑起“精准防线”

2025年#高考 将在近日拉开帷幕,#AI 监考一度冲上热搜。当AI深度融入高考,#时间同步 不再是辅助功能,而是决定AI监考系统成败的“生命线”。 AI亮相2025高考,40种异常行为0.5秒精准识别 2025年高考即将拉开帷幕,江西、…...

MySQL账号权限管理指南:安全创建账户与精细授权技巧

在MySQL数据库管理中,合理创建用户账号并分配精确权限是保障数据安全的核心环节。直接使用root账号进行所有操作不仅危险且难以审计操作行为。今天我们来全面解析MySQL账号创建与权限分配的专业方法。 一、为何需要创建独立账号? 最小权限原则&#xf…...

SAP学习笔记 - 开发26 - 前端Fiori开发 OData V2 和 V4 的差异 (Deepseek整理)

上一章用到了V2 的概念,其实 Fiori当中还有 V4,咱们这一章来总结一下 V2 和 V4。 SAP学习笔记 - 开发25 - 前端Fiori开发 Remote OData Service(使用远端Odata服务),代理中间件(ui5-middleware-simpleproxy)-CSDN博客…...

Reasoning over Uncertain Text by Generative Large Language Models

https://ojs.aaai.org/index.php/AAAI/article/view/34674/36829https://ojs.aaai.org/index.php/AAAI/article/view/34674/36829 1. 概述 文本中的不确定性在许多语境中传达,从日常对话到特定领域的文档(例如医学文档)(Heritage 2013;Landmark、Gulbrandsen 和 Svenevei…...

VM虚拟机网络配置(ubuntu24桥接模式):配置静态IP

编辑-虚拟网络编辑器-更改设置 选择桥接模式,然后找到相应的网卡(可以查看自己本机的网络连接) windows连接的网络点击查看属性 编辑虚拟机设置更改网络配置,选择刚才配置的桥接模式 静态ip设置: 我用的ubuntu24桌…...

LangChain知识库管理后端接口:数据库操作详解—— 构建本地知识库系统的基础《二》

这段 Python 代码是一个完整的 知识库数据库操作模块,用于对本地知识库系统中的知识库进行增删改查(CRUD)操作。它基于 SQLAlchemy ORM 框架 和一个自定义的装饰器 with_session 实现数据库会话管理。 📘 一、整体功能概述 该模块…...

Python+ZeroMQ实战:智能车辆状态监控与模拟模式自动切换

目录 关键点 技术实现1 技术实现2 摘要: 本文将介绍如何利用Python和ZeroMQ消息队列构建一个智能车辆状态监控系统。系统能够根据时间策略自动切换驾驶模式(自动驾驶、人工驾驶、远程驾驶、主动安全),并通过实时消息推送更新车…...