グリセリン煙粒子の環境変化が直線偏光と円偏光の持続性に及ぼす影響

Effects of environment variation of glycerol smoke particles on the persistence of linear and circular polarization.

• Su Zhang
• Juntong Zhan
• Qiang Fu
• Jin Duan
• Yingchao Li
• Huilin Jiang

抄録

環境変化は煙を介した偏光伝搬に影響を与える重要な因子である。本論文では、人工煙粒子の直線偏光と円偏光の持続性、および偏光透過特性に及ぼす相対湿度と光学的厚さの影響について、シミュレーションと実験を用いて検討した。本研究では、環境変化を制御し、偏光透過度（DOP）を測定するための環境変調システムを開発した。また、煙の充填時間と光学的厚さ、相対湿度と粒子径と屈折率との関係を構築して、半径,屈折率,光学的厚さを変化させた場合の光子散乱過程をモンテカルロプログラムを用いて追跡している。シミュレーション及び実験結果から、直線偏光及び円偏光ともに、光学的厚さの増加に伴ってDOPが減少していることがわかった。しかし、同じ光学厚さでも相対湿度の増加に伴い、直線偏光と円偏光の両方のDOPが低下することがわかった。さらに、波長532nmの下では、より大きな光学的厚さと高湿度環境下では、円偏光の方が直線偏光よりも優れた持続性を示すことがわかった。これらの成果は、円偏光の持続性を検証することができ、可変人工煙環境下での偏光照明の応用範囲を広げることができます。

Environment variation is an important factor affecting the polarization propagation through the smoke. In this paper, we investigate the effects of the relative humidity and optical thickness on polarization transmission character, as well as the persistence of the linear and circular polarization of artificial smoke particles with simulations and experiments. We develop an environment modulation system to control the environment variation and measure the transmission degree of polarization (DOP). Correspondingly, by building the relation between the smoke filling time and optical thickness, as well as between the relative humidity and particle size and refractive index, we utilize the Monte Carlo program to track photon scattering process through varying the radius, refractive index and optical thickness. Both the simulation and the experimental results show that the DOP of both linear and circular polarizations are constantly decreased with the increasing of the optical thickness. However, at the same optical thickness, both the linear and circular polarization's persistence benefits with the increasing of the relative humidity. Moreover, circular polarization persists better than linear polarization in the larger optical thickness and the higher humidity environment under the wavelength of 532 nm. These works can verify the persistence of circular polarization and broaden the application range of polarized lights in a variable artificial smoke environment.