邦加球(Poincaré sphere)是一個用於描述光偏振態的幾何工具。它通過將複雜的瓊斯矩陣矢量映射到由斯托克斯參數構成的單位球表面,使得光的偏振態描述變得直觀和形象。邦加球的表面上的每一點都對應著不同的偏振態,而這些偏振態可以通過波片實現相互變換。
傳統的邦加球主要用於描述具有均勻偏振態的平面波光束。然而,它無法處理具有非均勻偏振態的矢量光束。為了解決這個問題,研究者提出了高階邦加球來描述柱矢量光束的偏振態。
在邦加球中,偏振矢量與赤道平面的夾角等於2χ,而它在赤道平面的投影與S₁軸的夾角等於2ψ。當橢圓度χ為0度時,橢圓變成一條線,對應於邦加球的赤道,這時方位角ψ的變化相當於繞赤道旋轉一圈,因此赤道表示不同方向的線偏振。當橢圓度χ為±45度時,橢圓變成右旋或左旋的圓,對應於邦加球的北極或南極點,這就是右旋和左旋圓偏振所處的位置。