Polarization-resolved microscopy through scattering media via wavefront shaping
波前整形已经彻底改变了散射介质中的成像深度，能够在空间和时间上重新聚焦穿过介质或介质内部的光。然而，波前整形是不兼容的，但与偏振分辨显微镜的偏振光学器件的需要，以重新聚焦具有受控的偏振状态的光。在这里，我们表明，波前整形不仅能够恢复焦点，但它也可以恢复注入的偏振态，而不使用任何偏振光学检测。这种违反直觉的效应发生在多个传输平均自由程厚的样品上，这些样品表现出具有完全杂乱状态的散斑。值得注意的是，输入偏振的任意旋转不会降低焦点的质量。这种无监督的重新极化-从最初的混乱的偏振状态-为前所未有的深度的偏振分辨结构显微镜铺平了道路。我们利用这一现象，并证明二次谐波产生（SHG）的结构成像的胶原纤维在肌腱组织后面的散射介质。
2015-11-07 physics.optics
Light repolarization by scattering media
研究了相干退偏入射光束通过无序介质后的偏振特性。计算了散射远场的局部极化和概率密度函数，与实验结果符合得很好。结果表明，复杂介质可以赋予高的偏振度（0.75 DOP平均）的入射非偏振光。
2011-06-03 physics.optics
Reciprocal polarization imaging of complex media
本文提出基于互易偏振分解的互易偏振成像方法，通过测量后向散射穆勒矩阵准确恢复复杂介质的双向衰减、相位延迟和退偏特性，克服了反射几何下传统分解方法恢复效果差的问题，并在非手性与手性介质中验证了其优越性。
2024-02-23 physics.optics
Microstructured optical beams with azimuthal polarization in stratified absorbent media
我们提出了一种分析方法，以实现高度非傍轴，方位角偏振的结构光束，当通过吸收分层介质传播时，可以假设在最后半无限层近似任何所需的纵向强度图案的空间区域内的几倍大于波长。在诸如分层结构中的多次反射和材料介质的能量损失的不利条件下管理高度非傍轴光束的性质的可能性在许多不同的光学应用中可能是非常重要的，如捕获和微操纵、遥感、薄膜、医疗设备、医学治疗等。
2023-03-03 physics.optics
Polarization Engineering in Nano-Scale Waveguides Using Lossless Media
介绍并分析了一种通过旋转波导本征模45个$^{\circ}$来实现偏振态可控旋转的器件。该器件可以使用纳米级的无损材料来实现，并且有助于规避在绝缘体上硅平台内实现的光子器件的固有偏振依赖性。我们提出并评估了两种新的基于偏振器的方案，以实现偏振工程功能：（1）一个多用途的设备，具有几个波长的数量级的尺寸，可以作为偏振分束器或任意线性偏振态发生器。(2)一种能量有效的光调制器，其利用本征模旋转和近零（ENZ）效应来实现高消光比、偏振不敏感的幅度调制，而不需要扫描器件几何形状以匹配TE和TM模属性。通过使用铟锡氧化物（ITO）作为可调谐材料的示例，所提出的调制器提供偏振不敏感操作，并且可以以112 GHz的调制带宽、1800 nm的长度、7.5 $fJ$的每比特能量和210 nm的光学带宽来实现。
2015-12-31 physics.optics
Controlling Laser Parameters by Electrical Polarization of Solid State Gain Media
激光晶体在外加电场作用下的电极化可以显著改变激光输出参数，如激发波长、光谱带宽、激发截面、发射截面、效率等，这为宽范围控制这些参数提供了新的可能性，扩大了现有激光器的应用范围，创造了新的激光器件。本文以钛宝石晶体为例，计算了外电场对激光固体增益介质的直接影响。结果表明，在20 kV/cm的外电场下，该晶体中的金属配体距离位移可以与先前在实验中测量的150 kbar的机械压力所引起的位移相媲美。这些位移的晶体上的激发和发光性能的后果进行了讨论。
2018-03-27 physics.optics
Quantum theory of polarimetry: From quantum operations to Mueller matrices
偏振的量子描述显示了经典光所具有的丰富的自由度。虽然光的偏振变化在经典中得到了很好的描述，但缺乏对偏振测量的完整量子描述，该描述通过对入射光偏振的影响来表征物质。我们提供了一套量子信道的基础经典偏振，从而对应于任意穆勒矩阵。这使我们能够检查光的量子特性如何在经典偏振实验中变化，并研究量子态在这种转换过程中具有的额外灵活性。此外，我们的量子信道意味着一种新的方法来区分去极化和非去极化穆勒矩阵，这一直是许多研究的主题。这个理论现在可以用来改善经典偏振测量中的估计策略，并进一步探索经典偏振和量子偏振之间的界限。
2020-04-15 physics.optics quant-ph
First-principle variational formulation of polarization effects in geometrical optics
在小而非零的$λ/l$假设下，研究了电磁波在具有局域色散的各向同性介质中的传播，其中$λ$是波长，$l$是特征不均匀尺度。众所周知，由于非零的$λ/l$，这种波可以经历偏振驱动的射线轨迹弯曲和偏振动力学，其可以被解释为波“自旋”的进动。目前的工作报告如何描述这些影响的拉格朗日可以推断，而不是猜测，在一个严格的经典理论。除了通常所知的射线拉格朗日具有贝里连接，一个简单的替代拉格朗日提出，自然有一个规范的形式。所提出的理论不仅捕获本征射线动力学，但也连续波场和射线的混合偏振，或“纠缠”波的动力学。该计算假设具有各向同性局部色散的静止无损耗介质，但推广到其他介质是简单的。
2015-09-02 physics.optics
Circular polarization memory in polydisperse scattering media
本文研究了圆偏振光在随机散射介质中的生存问题。这种形式的偏振的令人惊讶的持久性具有已知的对散射颗粒的尺寸和折射率的依赖性，然而缺乏关于多分散介质的一般描述。通过对Mie理论的分析，提出了一种计算复杂介质中圆偏振记忆大小的方法，该方法对颗粒尺寸和折射率的分布具有普遍性。这种记忆效应的量化使得能够基于漫射圆偏振光的测量来实现恢复颗粒尺寸分布的替代途径。
2015-02-26 physics.class-ph physics.optics
General framework for treating generation, propagation, and polarization of luminescence in anisotropic media
完整偏振计提供介质的完整偏振传递矩阵，该矩阵将输入偏振状态与输出偏振状态相关联。为了解释发光介质在发射频率下的Mueller矩阵，需要对介质在激发频率下的偏振变换、光散射事件以及在发射频率下的偏振变换进行计算。本文提出了这种分析的一般框架。荧光Mueller矩阵表示为激发和发射频率下介质的Mueller矩阵与散射矩阵的乘积，在路径长度上积分。入射光的斯托克斯矢量（根据介质在激发频率下的米勒矩阵演变）乘以散射矩阵以给出发射光沿传播方向的斯托克斯矢量。散射矩阵是来自非相干取向系综平均的现象散射张量，体现内在的分子散射特性，和动力学过程中发生的激发态。三个各向异性材料携带发光染料分子，包括以下内容进行评估的一般框架：手性流体，拉伸聚合物膜，和手性，双轴晶体。在后一种情况下，最复杂的是，在锥光照明中收集Mueller矩阵，并且通过上述策略完全模拟映射在k空间中的荧光Mueller矩阵。发光光谱学与过去两代的旋光测量学的发展不同。这不必是无限期的。
2017-10-26 physics.optics
Contribution of third-harmonic and negative frequency polarization fields to self-phase modulation in nonlinear media
研究了三次谐波和负频率偏振项对克尔介质中短脉冲自相位调制的影响。我们发现，THG诱导额外的对称叶SPM过程中。这些新的边带的振幅大大增强的贡献的负频率克尔（NFK）项和冲击算子。我们比较我们的理论预测的基础上进行的模拟分析非线性相位通过使用全单向脉冲传播方程（UPPE）。
2014-11-19 nlin.PS physics.optics
On the correlation of light polarization in uncorrelated disordered magnetic media
在梯形图近似下，对含非关联夹杂物的磁介质中的光散射进行了理论研究。研究了无限远偶极子源产生的电磁波的极化相关问题。这里考虑了高斯分布的白噪声无序模型。在这种介质中，磁光相互作用导致垂直光偏振之间的相关性。在一阶旋转条件下，得到了非零非对角元的空间场相关矩阵。
2016-11-21 cond-mat.dis-nn physics.optics
Polarization and spatial coherence of electromagnetic waves in uncorrelated disordered media
空间场关联函数是描述无序介质中的介观现象和复杂材料光学特性的关键参量。然而，到目前为止，与光波的矢量性质有关的许多方面还没有被研究过。从理论上研究了三维无关联无序介质中偶极源产生的电磁波的偏振和相干特性。利用偏振光的多重散射理论，解析地计算了空间场相关矩阵。这使我们能够提供一个正式的描述的光去偏振过程中的“偏振本征通道”，并推导出解析公式的空间相干性的多重散射光。
2014-01-14 cond-mat.dis-nn physics.optics
Tailoring Near-Field-Mediated Photon Electron Interactions with Light Polarization
近年来，自由电子与近场的非弹性相互作用在操纵和整形自由电子波包方面引起了人们的关注。了解非弹性截面的性质和依赖于光学近场的偏振对于量子敏感测量的基本方面和新应用的发展都是重要的。在这里，我们调查的极化和空间分布的等离子体激元近场分布的塑造自由电子和控制的能量转移机制的影响，但也定制的电子反冲。我们特别指出，激发光的偏振可以作为一个控制旋钮，通过经验的电子反冲传播的加速和减速路径的方式。我们还证明了定制的局部等离子体激元的形状的可能性，通过将特定的纳米棒的安排，以增强或阻碍自由电子的横向和纵向反冲。我们的研究结果开辟了一条通往等离子体近场工程的路线，用于相干操纵和控制慢电子束，以创建所需形状的电子波包。
2022-11-17 physics.optics quant-ph
Multiple scattering of polarized light in disordered media exhibiting short-range structural correlations
我们发展了一个基于多重散射理论的模型来描述偏振光在具有短程结构相关性的无序介质中的扩散。从平均场和场空间关联函数的精确表达式出发，导出了适用于弱无序的极化分辨比强度的辐射转移方程，并在扩散极限下解析求解。根据偏振本征模的特定强度的分解揭示了通过标准各向异性散射参数$g$表示的结构相关性如何影响偏振光的扩散。更具体地说，我们发现，通过每个偏振本征信道的传播是由它自己的传输平均自由程，依赖于$g$在一个特定的和非平凡的方式。
2016-09-30 cond-mat.dis-nn physics.optics
The light carrying orbital angular momentum through time-varying scattering media using dual orthogonal-polarization channels
The Hong Kong Polytechnic University（香港理工大学）
本文提出利用双正交偏振通道传输时变散射介质中的轨道角动量，通过计算斑点图案的二阶互相关解码数据，并展示多路携带特定拓扑电荷的完美涡旋光束可显著提升传输容量。
2026-07-14 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
Random matrix theory of polarized light scattering in disordered media
在这项工作中，我们提出了一种方法来产生随机矩阵描述电磁散射从无序介质中含有介电粒子与规定的单粒子散射特性。所得的散射矩阵自动满足么正性、互易性和时间反演的物理约束，同时还结合了电磁波的极化特性和散射各向异性。因此，我们的技术，使统计研究的各种偏振现象，包括去偏振率和偏振相关的散射手性粒子。在这方面，我们进行数值模拟的介质包含各向同性和手性球形颗粒的不同大小的厚度范围从单一到多重散射制度，并讨论我们的结果，绘制比较建立的理论。
2022-05-19 cond-mat.dis-nn math-ph math.MP
