晶體偏振器件

晶體偏振器件第一頁，共二十四頁，2022年，8月28日1、格蘭-湯姆遜棱鏡當光垂直于棱鏡端面入射時，o光和e光均不發(fā)生偏折，在斜面上的入射角等于棱鏡斜面與直角面的夾角。制作時使膠合劑的折射率大于并接近e光的折射率，但小于o光折射率，并選取棱鏡斜面與直角面的夾角大于o光在膠合面上的臨界角，這樣o光在膠合面上將發(fā)生全反射，并被棱鏡直角面上的涂層吸收，而e光由于折射率幾乎不變而無偏折地從棱鏡出射?！ぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁす廨S光軸方解石方解石加拿大樹膠oe吸收涂層i第二頁，共二十四頁，2022年，8月28日當上偏角大于某一值時，o光在膠層上的入射角小于臨界角，不發(fā)生全反射而部分地透過棱鏡；當下偏角大于某一值時，e光折射率增大與o光同時發(fā)生全反射，沒有光從棱鏡射出。優(yōu)點：對可見光透明度高，能產(chǎn)生完善的線偏振光缺點：不適于用于高度會聚或發(fā)散的光束，有效使用截面小，價格昂貴當入射光束不是平行光或平行光非正入射偏振棱鏡時，棱鏡的全偏振角或孔徑角受到限制。孔徑角約為±14o第三頁，共二十四頁，2022年，8月28日2、格蘭-付科棱鏡將加拿大樹膠用空氣薄層代替適用于紫外波段，能承受強光的照射，避免樹膠強烈吸收紫光的缺點?？讖浇遣淮?，透射比不高。第四頁，共二十四頁，2022年，8月28日（二）偏振分束棱鏡利用晶體的雙折射，且光的折射角與光振動方向有關的原理，改變振動方向互相垂直的兩束線偏振光的傳播方向，從而獲得兩束分開的線偏振光。渥拉斯頓棱鏡洛匈棱鏡偏振分束棱鏡也稱為雙像棱鏡，常用于偏振光干涉系統(tǒng)。一般采用方解石或石英為材料，兩半棱鏡光軸取向互相垂直。第五頁，共二十四頁，2022年，8月28日1、渥拉斯頓棱鏡光從棱鏡1進入棱鏡2時，光軸轉(zhuǎn)了90度

o光(點)變e光光密光疏，偏離法線傳播折射角＞入射角

e光(道)變o光

靠近法線傳播進入空氣后,均是由光密→光疏，∴可得到進一步分開的二束線偏振光。no(1.6584)＞ne(1.4864)平行自然光垂直入射到棱鏡端面，在棱鏡1內(nèi)，o光、e光以不同速度沿同一方向行進。e·12方解石方解石········o第六頁，共二十四頁，2022年，8月28日例題圖示為一渥拉斯頓棱鏡的截面，它是由二塊銳角均為45o的直角方解石棱鏡粘合其斜面而構成的。棱鏡ABC的光軸平行于AB，而棱鏡ADC的光軸垂直于圖截面。方解石對o光和e光的折射率分別為no=1.658,ne=1.486。當自然光垂直AB入射時，問：(1)圖中哪一條是o光,哪一條是e光?(2)=？

解(1)如圖所示。

(2)nosin45o=nesinrenesin45o=nosinro解得：re=52o,ro=39o于是=52o-39o=13o

eooe45o第七頁，共二十四頁，2022年，8月28日2、洛匈棱鏡平行自然光垂直入射棱鏡，光在第一棱鏡中沿著光軸方向傳播，不產(chǎn)生雙折射，o光、e光都以o光速度沿同一方向行進。進入第二棱鏡后，光軸轉(zhuǎn)過90度，平行于圖面振動的e光在第二棱鏡中變?yōu)閛光，這支光在兩塊棱鏡中速度不變，無偏折的射出棱鏡。垂直于圖面振動的o光在第二棱鏡中變?yōu)閑光，石英的ne>n0，在斜面上折射光線偏向法線，得到兩束分開的振動方向互相垂直的線偏振光。只允許光從左方射入棱鏡?！ぁぁぁさ诎隧摚捕捻?，2022年，8月28日二、波片也稱相位延遲器，能使偏振光的兩個互相垂直的線偏振光之間產(chǎn)生一個相對的相位延遲，從而改變光的偏振態(tài)。波片是透明晶體制成的平行平面薄片，其光軸與表面平行。對某個波長而言，當o、e光在晶片中的光程差為的某個特定倍數(shù)時，這樣的晶片叫波晶片，簡稱波片。第九頁，共二十四頁，2022年，8月28日ydxAAoAe線偏振光光軸λ當一束線偏振光垂直入射到由單軸晶體制成的波片時，在波片中分解成沿原方向傳播但振動方向互相垂直的o光和e光，相應的折射率n0

、ne。兩光在晶片中的速度不同，當通過厚度d的晶片后產(chǎn)生相應的相位差為第十頁，共二十四頁，2022年，8月28日時為圓偏振光

振幅關系兩束振動方向互相垂直且有一定相位差的線偏振光疊加，一般得到橢圓偏振光。第十一頁，共二十四頁，2022年，8月28日波片制造時通常標出快（或慢）軸，稱晶體中波速快的光矢量的方向為快軸，與之垂直的光矢量方向即為慢軸。負單軸晶體時，e光比o光速度快，快軸在e光光矢量方向即光軸方向，o光光矢量方向為慢軸，正晶體正好相反。波片產(chǎn)生的相位差是慢軸方向光矢量相對于快軸方向光矢量的相位延遲量。第十二頁，共二十四頁，2022年，8月28日1、全波片厚度全波片產(chǎn)生整數(shù)倍的相位延遲，不改變?nèi)肷涔獾钠駪B(tài)。用于應力儀中，以增大應力引起的光程差值，使干涉色隨內(nèi)應力變化變得敏感。對波長為的光沒有影響（相位延遲2）。但是對別的波長的光來說是有影響的。第十三頁，共二十四頁，2022年，8月28日2、半波片半波片產(chǎn)生奇數(shù)倍的相位延遲，線偏振光通過半波片后仍然是線偏振光。第十四頁，共二十四頁，2022年，8月28日若入射線偏振光的振動方向與波片快軸（或慢軸）夾角為，出射線偏振光的振動方向向著快軸（或慢軸）方向轉(zhuǎn)過。當作用：可使線偏振光的振動面轉(zhuǎn)過一個角度。若入射點處線偏振光分解的o、e光同相則出射點處仍是線偏振光:o、e光反相A0入A0出A入A出Ae入=

Ae出入光軸第十五頁，共二十四頁，2022年，8月28日若入射的是橢圓偏振光,經(jīng)1/2波片,出來仍是橢圓偏振光,但是旋轉(zhuǎn)的方向改變,而且橢圓的長軸轉(zhuǎn)過2角.圓偏振光入射時，出射光是旋向相反的圓偏振光。若入射的是圓偏振光(已有/2),經(jīng)1/2波片(又有),出來仍是圓偏振光,但是左旋右旋第十六頁，共二十四頁，2022年，8月28日3、四分之一波片線偏振光經(jīng)1/4波片可以獲得橢圓或圓偏振光橢圓或圓偏振光,經(jīng)1/4波片可以獲得線偏振光因為橢圓或圓偏振光的兩個垂直分量已經(jīng)有了相位差/2,經(jīng)1/4波片以后,又有±/2的相位差,所以出來的就是相位差為0或的線偏振光了.第十七頁，共二十四頁，2022年，8月28日——圓(o光,e光分量的振幅相等)——橢圓——線偏振光(只有平行于光軸的分量)——線偏振光(只有垂直于光軸的分量)第十八頁，共二十四頁，2022年，8月28日

波片都只是對某一特定波長的入射光產(chǎn)生某一確定的位相變化。同時，入射在波片上的光必須是偏振光，自然光經(jīng)波片后的出射光仍是自然光。為了達到改變偏振態(tài)的目的，應該使波片的快（慢）軸與入射光矢量有一定夾角，以便在兩個互相垂直的光矢量間引入一定的位相延遲。第十九頁，共二十四頁，2022年，8月28日偏振光的鑒別

如何利用一塊檢偏器與一塊四分之一波片，鑒別直線偏振光、圓偏振光、部分圓偏振光以及自然光、橢圓偏振光與部分橢圓偏振光、部分直線偏振光？1、直線偏振光的鑒別轉(zhuǎn)動檢偏鏡，光強隨之改變。如果最弱時完全看不到光，再轉(zhuǎn)過90度，光強就最大，可確定為直線偏振光。第二十頁，共二十四頁，2022年，8月28日2、分辨圓偏振光、部分圓偏振光與自然光轉(zhuǎn)動檢偏鏡，若透射光強度始終不變，入射光就是自然光或圓偏振光，或由自然光與圓偏振光混合而成的部分圓偏振光。（1）若是圓偏振光，那么通過四分之一波片后，便成為直線偏振光。要分辨這三種光，就應在光射達檢偏鏡前，使它先通過四分之一波片。第二十一頁，共二十四頁，2022年，8月28日（3）若光是自然光，（2）若為部分圓偏振光，則通過四分之一波片后，就變成直線偏振光與自然光混合而成的部分直線偏振光。這時轉(zhuǎn)動檢偏鏡可發(fā)現(xiàn)，當檢偏鏡在某一方位時，光特別亮，處于其他方位時都較暗，但卻不等于零。則經(jīng)過四分之一波片后，就不會變成直線偏振光，也不會變成部分偏振光，仍為自然光。即轉(zhuǎn)動檢偏鏡時，所見的光強度始終不變。第二十二頁，共二十四頁，2022年，8月28日3、分辨橢圓偏振光與部分橢圓偏振光、部分直線偏振光在轉(zhuǎn)動檢偏鏡時，均可發(fā)現(xiàn)光線有時亮、有時暗，即使在最暗時，透過光強也都不完全減弱到零。為區(qū)別這三種光，可將一個四分之一波片插入待檢驗的偏振光與檢偏鏡之間，并先使四分之一波片的光軸取向跟單獨用檢偏鏡時看到最亮時的光振動方向一致。第二十三頁，共二十四頁，2022年，8月28日（1）若是橢圓偏振光