Properties of a Polarization based Phase Operator
我们定义了一个厄米相位算符的零质量自旋1粒子（光子）考虑极化。希尔伯特空间包括具有相反圆偏振的正螺旋度态和负螺旋度态。我们定义了一个算子，它对应于反转偏振方向的物理过程，并作为正螺旋度态和负螺旋度态之间的桥梁。使用整个集合得到的指数相位算子是酉的，并且在所有状态上充当阶梯算子。由该指数算符导出的相算符与数算符满足正则对易关系。我们计算了相干态、压缩态和热态的密度矩阵和相位概率分布，以说明我们的算符的实用性。
2011-06-21 physics.optics quant-ph
Displaced photon helicity states: a quantum realization of Arago-Fresnel interference
Institute of Applied Physics and Materials Engineering, University of Macau（澳门大学应用物理及材料工程研究所）
该研究基于阿拉戈-菲涅耳定律，通过计算位移光子自旋态组合光束的斯托克斯参数，实现了量子阿拉戈-菲涅耳干涉，可纯光学测定未知入射光子的自旋。
2026-09-23 physics.optics quant-ph
Full Stokes imaging polarimetry using dielectric metasurfaces
偏振是光的一种自由度，它携带着重要的信息，而这些信息通常在强度和光谱含量上是不存在的。成像偏振测量是在扩展场景上确定光的部分或全部偏振状态的过程。它在从遥感到生物学的各个领域都有应用。在用于成像偏振测量的不同设备中，焦平面偏振相机（DoFP-PC）的划分更紧凑、更简单并且更便宜。通常，DoFP-PC基于焦平面中的偏振滤波器阵列。在这里，我们展示了一种新的原理和设计的DoFP-PC的基础上，电介质超颖表面的能力，以控制偏振和相位。代替偏振滤波，该方法是基于在三个不同的偏振基础上分裂和聚焦光。因此，它能够实现偏振态的全斯托克斯表征，并克服了基于偏振滤波器的DoFP-PC的50%理论效率极限。
2018-03-09 physics.optics
Lorentz-boosted evanescent waves
极化、自旋和螺旋度是电磁波的重要性质。一般认为螺旋度在洛伦兹变换下是不变的。对于平面波和它们的局域叠加，确实如此。然而，对于倏逝波，情况并非如此，倏逝波仅在半空间中定义良好，并且以复波矢量为特征。在这里，我们描述了倏逝电磁波的变换和它们的偏振/自旋/螺旋性质下的洛伦兹提升沿三个空间方向。
2018-04-08 physics.optics
Generalized Stokes vector for three photon process
Stokes Muller公式对于通过测量光散射时偏振态的变化来理解材料的光学性质是重要的。该方法可推广到双光子和三光子非线性散射过程。本文利用光的量子理论中的算符方法，解析地导出了三重斯托克斯矢量。三光子偏振态可以用斯托克斯矢量来描述，斯托克斯矢量有十六个分量，涉及强度的立方。材料对三光子过程中光的光的散射的响应由4 × 16穆勒矩阵描述。可以进行偏振输出中的偏振（PIPO）实验来确定穆勒矩阵的元素。为此，我们确定了16个独立的点在庞加莱球和构造三重斯托克斯向量为每个点。四个测量，以找到线性斯托克斯矢量的散射光的入射光在每一个的16个三光子状态确定的穆勒矩阵的样品。
2015-10-20 physics.optics
Plasmonic metagratings for simultaneous determination of Stokes parameters
测量光的偏振态是一个固有的困难问题，因为正交偏振态之间的相位信息通常在检测过程中丢失。在这项工作中，我们带来了在适当设计的相位梯度双折射超颖表面的归一化斯托克斯参数和衍射对比度之间的等价性，并引入了全偏振双折射metagrates的概念。由三个交织的超表面组成的超折射允许人们通过进行同时（即，平行）测量相应的衍射强度，立即揭示了在检查中的偏振态的斯托克斯参数。基于在800 nm波长下反射的等离子体超颖表面，我们设计并实现了相位梯度双折射超颖表面和相应的超颖，而所制造的组件的实验表征令人信服地证明了预期的功能。我们预见到在任何感兴趣的频率范围内，在紧凑的偏振设置中使用变形。
2016-09-15 physics.optics
Arbitrary helicity control of circularly polarized light from lateral-type spin-polarized light-emitting diodes at room temperature
我们展示了任意螺旋度控制的圆偏振光（CPL）在室温下发射的横向型自旋偏振光发光二极管（自旋LED）的劈开的侧面与两个铁磁电极在一个反平行磁化配置。驱动交流电通过两个电极导致CPL的极化切换，频率高达100 kHz。此外，调节两个电极中的电流密度比使得能够操纵圆偏振度。这些结果表明，任意电控制的偏振与高速，这是需要的横向型自旋LED作为单片CPL光源的实际使用。
2018-02-21 physics.app-ph physics.optics
Flexible Full-Stokes Polarization Engineering by Disorder-Scrambled Metasurfaces
本研究提出一种基于两种超构原子按特定比例均匀分布的无序超构表面新方法，可独立灵活调控全斯托克斯偏振参数，理论验证了角度误差小、偏振度控制精度高的优异性能。
2025-01-10 physics.optics
Chiral Discrimination in Helicity-Preserving Fabry-Pérot Cavities
本文从理论上研究了嵌入保螺旋法布里-珀罗腔中的手性分子的圆二色性。我们发现增加了2个数量级的分子的固有手征光学响应，并报告了第一个明确的签名手性腔极化激元后，进入政权的强轻物质耦合。我们研究了一种基于两个介质光子晶体反射镜的谐振腔设计，在很窄的频率范围内，作为一个偏振态的有效偏振交叉转换器，而另一个偏振态几乎是完美的反射器。我们发现，巴斯德介质内这样的腔可以有效地耦合到腔的外部和螺旋度保持模式，继承增强的手征。我们希望这样的设备是有用的，在未来设计光学和立体化学的超灵敏手性传感器。
2023-02-21 cond-mat.mes-hall physics.optics
Infrared full-Stokes polarimetry by parametric up-conversion
偏振测量旨在测量光场的偏振信息，为提高光学计量性能提供了新的自由度。此外，在红外（IR）范围内的偏振法具有广泛的学术和工业应用的前景，因为IR光涉及各种复杂化学品的独特光谱特征。然而，IR应用中的主要挑战仍然是缺乏有效的检测器。出于这样的约束，我们在本文中提出了一种非线性上转换全斯托克斯红外反演偏振（IRP），能够破译的红外偏振使用一个良好的商业和高性能的可见光检测器。利用锂离子半导体薄膜的非线性和频效应，将红外光的偏振态编码为可见光的和频波。基于本文提出的Stokes-Mueller方法，成功地从SF光中提取了高精度的红外偏振信息，并对均匀和非均匀偏振分布的目标进行了偏振成像。我们的结果为设计适用于广泛红外计量应用的新型先进上转换偏振计提供了新的视角。
2021-10-20 physics.optics
Visibility function and Stokes parameter analysis for non-ideal quarter-wave plates in a polarization contrast scheme
Lomonosov Moscow State University（罗蒙诺索夫莫斯科国立大学）；Prokhorov General Physics Institute of the Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院普罗霍罗夫普通物理研究所）；Skolkovo Institute of Science and Technology（斯科尔科沃科学技术研究院）；Institute of Solid State Physics, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院固态物理研究所）；National Research University Higher School of Economics（国立研究型大学高等经济学院）
本文通过理论推导和实验验证，证明单个非理想四分之一波片的归一化第三斯托克斯参数四次方与偏振对比可见度函数匹配，并给出了解析表达式及渐近展开，在200-700 GHz频段与实验吻合良好。
2026-10-08 physics.optics
Design of a vector multi-foci metalens for full stokes imaging polarimetry
本文通过逆向设计提出一种矢量多焦点超透镜，可在10.6 μm波长同时分离并聚焦四个任意椭圆偏振态，实现高效率、低误差的全斯托克斯成像偏振测量，突破了传统方法的效率上限与偏振选择限制。
2023-07-04 physics.optics
All-optical reconstruction of valley polarization through helicity-resolved high-harmonic generation
College of Physics Science and Technology, Hebei University（河北大学物理科学与技术学院）
该研究针对带隙石墨烯与单层MoS₂，提出通过螺旋度分辨高次谐波信号的全光方案重构谷极化，证实手性高次谐波发射可作为超快谷依赖载流子动力学的全光探针。
2026-09-01 physics.atom-ph physics.optics
Taxonomy of hybridly polarized Stokes vortex beams
针对混合偏振斯托克斯涡旋光束因偏振结构简并、实验噪声导致表征困难的问题，提出结合深度学习的衍射型斯托克斯偏振测量法，对15类含简并的光束实现98.67%的分类准确率，为混合偏振光束表征提供新路径。
2023-06-09 physics.optics
Polarization-decoupled Flat Displays
娱乐显示、数据加密、安全和虚拟现实（VR）技术等许多现代应用都需要非对称光操控。对称的自旋轨道相互作用（SOI）在实现非对称的元全息图方面施加限制。然而，不同的报告的非对称SOI的传播和几何相位合并技术的基础上有效地打破了这一限制的设计复杂性和更大的计算成本为代价。本工作提出了一种新的螺旋度复用技术，打破了所有上述障碍，实现轴上双面全息图。受益于各向异性纳米谐振天线的几何相位调制，我们采用单个单元实现螺旋度复用。低消光系数材料a-Si：H用于器件分析。由于简单的基于单单元的设计技术，仿真和制造的复杂性显着降低。基于电磁波的螺旋度和入射方向，我们实现了可见光波段的高透射双全息像。我们的模拟效率分别为55%，75%和80%的蓝色（λ = 488 nm），绿色（λ = 532 nm），和红色光（λ = 633 nm）。
2022-07-27 physics.optics
Helicity, polarization, and Riemann-Silberstein vortices
Riemann-Silberstein（RS）涡旋被定义为时空中的曲面，其中由F=E+iB给出的自由电磁场的复形式为零（F.F=0），并且它们确实可以被解释为场的运动涡旋线扫出的集体历史。形式上，零度条件类似于与单色电场或磁场相关联的“C线”的定义，其是空间中的曲线，其中极化椭圆退化为圆形。然而，人们注意到，单色场的RS涡旋通常以光学频率振荡，因此当电和磁C线稳定时是不可观察的。在这里，我表明，在额外的假设下，有一定的螺旋度，RS涡不仅是稳定的，但他们符合两套C线，电和磁。因此，对于确定频率和螺旋度的波来说，这两个概念合二为一。由于RS涡旋的定义是相对论不变的，而C线的定义则不是，因此将涡旋视为确定螺旋度波的C线的宽带推广可能是有用的。
2004-02-16 math-ph math.AP math.MP
Evolution of the Stokes parameters, polarization singularities, and optical skyrmion
从偏振奇异性的角度，通过分析由非线性薛定谔方程导出的斯托克斯参量的演化方程，给出了偏振光的物理理论。本文从两个方面对该问题进行了研究：第一个方面是单模斯托克斯参量的研究，即用传输距离$ z $来描述单模斯托克斯参量。偏振奇点的轨迹简单地由满足以下规则的点给出：$ S_3 (z) = +(-)S_0 $和$ 0 $（$ S_3 $表示斯托克斯参数的第三分量），其在线性和非线性双折射存在的情况下形成以C线为中心被L表面包围的管状表面。指出旋光性（或手征性）是揭示偏振奇异性的“障碍”。另一方面，我们考虑了Stokes参量的场论方面，构造了一个特殊的解，称为光学skyrmion，解释了偏振奇异性，skyrmion形成了一个{tube}，并简要讨论了它的动力学内容。在此工作的基础上，进一步的分析将有望揭示偏振光学的隐藏方面。
2021-02-15 nlin.PS physics.optics
Symmetries and conservation of spin angular momentum, helicity, and chirality in photonic time-varying media
本研究探究时变介质中光的自旋角动量、螺旋度与手性的守恒特性，发现三者守恒条件存在差异，揭示了手性与场能量的关联，为相关光与物质相互作用研究提供新视角。
2024-04-18 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Lifetime and Polarization for Real and Virtual Correlated Stokes-anti-Stokes Raman Scattering in Diamond
在许多透明材料中，通过实声子交换或虚声子交换介导的相关斯托克斯（S）和反斯托克斯（aS）光子（SaS过程）的产生已经被报道。在这项工作中，我们研究了金刚石样品中产生的SaS光子对的偏振和时间相关性。我们证明了S和aS光子主要具有相同的激发激光偏振。我们还进行了泵-探测实验来测量SaS对产生的衰减率，证明了真实和虚拟（声子交换）过程之间的根本差异。在真实过程中，SaS对产生的速率由$(2.8 \pm 0.3)$ ps的声子寿命决定，而虚拟过程仅发生在约0.2 ps的泵浦激光脉冲的时间宽度内。我们解释真实的和虚拟的SaS过程之间的差异的唯象模型，声子的创建和衰变的概率的基础上。
2020-01-02 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Emergent broadband polarization entanglement from electronic and phononic Stokes-anti-Stokes indistinguishability
本文提出SaS散射的全量子理论，揭示电子与声子干涉产生宽带偏振纠缠，并分析其对拉曼位移、几何和带宽的依赖，为量子信息处理开辟新途径。
2025-09-09 cond-mat.other physics.optics quant-ph
Achromatic Full Stokes Polarimetry Metasurface for Full-color Polarization Imaging in the Visible
针对超构表面偏振仪工作带宽有限、多色场景成像质量差的问题，提出基于四个偏振相关超构透镜的智能设计消色差方案，实现可见光波段宽带全斯托克斯全彩偏振成像，推动偏振成像实用化。
2024-04-17 physics.app-ph physics.optics
Collective behavior of light in vacuum
在光-光散射作用下，光束在真空中表现出集体行为。例如，在具有特定初始螺旋度的两个反向传播激光束的情况下，每个光束的偏振在左螺旋度和右螺旋度之间周期性地振荡。此外，每个偏振的振幅和相应的强度像波一样传播。在未来的激光实验中，这种偏振波可能是观测到的，在一个物理机制中，这种偏振波与粒子加速器探索的偏振波是互补的。
2018-03-03 hep-th physics.optics
Terahertz pulse generation by two-color laser fields with circular polarization
研究了飞秒双色脉冲电离气体的偏振态对太赫兹辐射的影响。局部电流模型和平面波评估证明了以前报道的影响太赫兹能量产额和（几乎）线性偏振太赫兹场时，使用圆偏振激光谐波。对于这样的泵浦脉冲，太赫兹产额与两种颜色之间的相对相位无关。当泵浦脉冲具有相同的螺旋度时，太赫兹产额的增加与驱动场中获得的较长的电离序列和较高的电子横动量有关。然而，对于具有相反螺旋度的两个颜色脉冲，太赫兹功率的急剧损失来自于由排列在基波脉冲的三次谐波上的光电流的高度对称响应驱动的相消干涉。虽然我们的实验证实了相同螺旋度的圆偏振泵浦的THz产率增加，但令人惊讶的是，发射的THz辐射不是线性偏振的。这种效果是通过全面的3D数值模拟来解释的，强调了两种颜色的空间对齐和非共线传播的作用。
2020-07-16 physics.optics physics.plasm-ph
Metasurface-enabled non-orthogonal four-output polarization splitter for non-redundant full-Stokes imaging
本文提出一种基于单层介质超表面的非正交四输出偏振分束器，实现效率超过50%的全斯托克斯成像，实验验证了1500-1600纳米波段的完整参数获取。
2024-05-17 physics.app-ph physics.optics
Time-Resolved Stokes Analysis of Single Photon Emitters in Hexagonal Boron Nitride
本文利用旋转四分之一波片方法对六方氮化硼中的单光子发射体进行时间分辨斯托克斯分析，在不改动实验装置的前提下揭示了此前无法获得的动态偏振信息，为多材料平台固态量子发射体的偏振表征提供了通用技术。
2025-04-15 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Twisted hyperbolic van der Waals crystals for full Stokes mid-infrared polarization detection
本文提出一种基于面内双轴双曲范德华晶体的芯片集成偏振计，通过六个线/圆偏振滤波器实现全斯托克斯中红外偏振探测，消光比超30 dB、透射率超50%，为超紧凑片上偏振探测提供新方案。
2024-07-31 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Quartz as an Accurate High-Field Low-Cost THz Helicity Detector
本研究将z切$α$-石英确立为低成本精确电光THz探测器，通过实验确定其复数响应函数并开发二维电光采样协议，实现了对强THz场振幅、相位、偏振及螺旋性的精确测量。
2023-09-15 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det physics.optics
$SU(1,1)$ Approach to Stokes Parameters and the Theory of Light Polarization
我们介绍了另一种方法的偏振理论的光。这是基于一组量子算符，由两个独立的玻色子构成，其中三个是$su(1,1)$李代数生成元，另一个是该代数的卡西米尔算符。通过取这些生成元在双模相干态中的期望值，得到了它们的经典极限。我们使用这些经典的量来定义新的斯托克斯参数。我们证明了光的偏振椭圆可以用类斯托克斯参数来表示。此外，我们写这些参数的其他两个量，并表明，他们定义了一个单（庞加莱双曲面）的双叶双曲面。我们的研究仅限于沿$z$轴传播的单色平面电磁波的情况。
2016-07-19 hep-th math-ph math.MP
Optomagnonic generation of entangled travelling fields with different polarizations
Zhejiang University（浙江大学）
通过光磁耦合生成极化不同的纠缠传播场，利用YIG球体中的磁子模式实现斯托克斯和反斯托克斯光子的纠缠。
2026-09-18 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
