Polarisationsmessung

Polarisationsmessung bezeichnet Verfahren zur Bestimmung des Polarisationszustands von Licht oder anderen elektromagnetischen Wellen sowie der Wirkung einer Probe auf die Polarisation. Ziel ist es, lineare, zirkulare oder elliptische Polarisation zu charakterisieren und Veränderungen durch optische Bauteile, Materialien oder Oberflächen zu quantifizieren.

Der Polarisationszustand wird häufig durch die Stokes-Parameter beschrieben. Die vier Parameter I, Q, U und V kodieren Gesamtsintensität sowie Anteile linearer (Q, U) und kreisförmiger Polarisation (V). Malus’ Gesetz liefert die Abhängigkeit der Intensität nach Durchgang durch einen linearen Polarisator: I_out = I_in cos^2(phi). Für generalisierte Zustände oder Mehrstufenanalysen wird die Mueller-Formalität verwendet, bei der eine optische Komponente durch eine Mueller-Matrix S den Stokes-Vektor v’ = M v transformiert.

Messaufbau und -verfahren umfassen Polarisatoren, Halb- und Viertelwellenplatten, Detektoren und oft eine Sequenz von Messungen bei verschiedenen Orientierungslagen. Dadurch lassen sich Stokes- oder Mueller-Daten rekonstruieren. Ellipsometrie ist eine spezielle Form der Polarisationsmessung, die die Veränderung von Amplitude und Phase der Polarisation bei dünnen Schichten bestimmt.

Anwendungen finden sich in der Charakterisierung optischer Bauelemente (Polarisatoren, Retarder, Beschichtungen), Stress- und Spannungsanalyse per Photoelastizität, Materialwissenschaft, Biomedizinische Bildgebung wie polarisationsempfindliche Optoelektronik (PS-OCT) sowie in der Flüssigkristall- und Oberflächenforschung. Typische Einschränkungen ergeben sich aus Depolarisation, spektraler Abhängigkeit und Messgenauigkeit bei komplexen, anisotropen Proben.