Polarisaatiotensori

Polarisaatiotensori on laite, joka mittaa valon polarisaatiotilaa tai sen muutoksia kohteessaan. Polarisaatio tarkoittaa valon sähkömagneettisen kentän värähtelyn suunnan ja ominaisuuksien kokonaisuutta, ja polarisaatiomittaukset paljastavat sekä valon lähteen ominaisuuksia että sen vuorovaikutuksia materiaalien kanssa.

Perusperiaate on muuttaa polarisaatiotila mitattavaksi signaaliksi käyttämällä useita polarisaattoreita, vaiheviiveitä ja detektoreita. Yleensä mitataan Stokes-parametrit (I, Q, U, V) tai jopa täydellinen Mueller-matriisi, jolla kuvataan, miten kohde muuttaa polarisaatiotilaa. Imagin polarimetri kuvaa kohteen polarisaation tilan paikallisesti koko kuvasta, kun taas spektripolarimetri mittaa polarisaation ominaisuuksia eri aallonpituuksilla. Ellipsometri puolestaan tutkii pintojen optisia ominaisuuksia polarisaation muutosten kautta ja soveltuu erityisesti materiaalien ja pintojen karakterisointiin.

Tyypillisiä konfiguraatioita ovat kuvapolarimetrit, spektripolarimetrit ja ellipsometrit. Kuvapolarimetri rekonstruoi polarisaation tilan kartan kuvakudoksessa; spektripolarimetri mittaa polarisaation muutoksia eri aallonpituuksilla; ellipsometri mittaa pintojen heijastuksen ja läpäisyn vaikutuksia polarisaatioon sekä siten monimutkaisen refraktiivisuuden ja absorbtiivisuuden ominaisuuksia.

Sovelluksia ovat kaukokartoitus ja ilmakehän tutkimus, astronomia sekä materiaalien ja pinnan laadunvalvonta. Polarisaatiotestausta käytetään myös photoelasticity-menetelmissä jännitysten visualisointiin. Kalibrointi on tärkeää: instrumentin oma polarisaatio on minimoitava, ja järjestelmä kalibroidaan standardipolarisaattoreilla sekä referenssitetkijöillä. Haasteina ovat spektrikohtainen vaste, lämpötilan vaikutukset ja signaalin-noise-suhteet.