圆偏振技术分析.doc

圆偏振光的生成原理光是电磁波，与声波不同光波是横波；偏振光是光矢量相对于传播方向以一固定方式振动的波按传播轨迹，可以分为线偏振光和椭圆偏振光两种圆偏振光是属于椭圆偏振光的一种特殊情况 将两个频率相同，沿相同方向传播并且其振动面相互垂直的线偏振光叠加时，情况将如何变化呢？ 图A如图A，波长为的一束光通过线偏振片后形成线偏振光；令光束垂直于波片的表面（沿z轴方向）入射，该波片是厚度为d，从具有双折射特性的单轴晶体上切下的薄片，且其表面平行于该晶体自身的光轴方向入射到波片的线偏振光的光轴矢量的振幅OM=A且与波片的光轴方向（xx线）成夹角通过波片后形成两条振动面相互垂直的线偏振光：e光（非常光）和o光（寻常光）;e光的振动矢量与波片的光轴方向（xx线）一致；o的振动矢量则和波片的光轴方向垂直（yy线）他们的传播方向一致，但传播速度不同，一个滞后，一个超前通常将传播速度快，相位超前的光称作“快光”称其振动方向为快轴，而传播速度慢，相位滞后的光称为“慢光”并称其振动方向为慢轴这样波片内形成了光程差：（其中和是o光和e光在波片内的折射率）两光的相位差（1）由图可见，e光和o光的振幅分别为：a=A，b=A （2）通过波片的振动可表示为 （3） （4）其中——光波的时间圆周率，，其中为时间频率；相位差；其中 为y和x两个方向振动的初相。

求出合成振动轨迹，消去时间t：，或将上式平方并与下式相加： 得出 （5）上式为椭圆方程式，形状和相对坐标决定于角和角的值可见，当线偏振光通过晶体波片后，一般情况下其光矢量振幅末端画出曲线为椭圆此光为椭圆偏振光 一些特殊情况：即相位差，或~~时：此时，式（5）变成如下形状： （6）在特定情况下，，这时a=b，椭圆变成园，其方程式： （7）给出的相位差角的值对应的波片厚度d应当满足以下等式： （8）其数值为波长的2m+1倍通常简称此种切割晶片为“波片”或“香味延迟器”由此我们可以得出，为获得圆偏振光，需使线偏振光通过波片并使其出事入射光矢量与晶体波片的光轴方向成45度角圆偏振光旋转方向控制方法及其切换装置由(5)式可见，线偏振光经过波片时两个相互垂直的分量间的相位差可以是也以是，输出光矢量末端所画出的轨迹均为正椭圆也就是说，沿垂直轴线oy的分量有可能超前于，也有可能落后于沿水平线OX的分量角当观察者迎着光的方向看去，其结果是合成的矢量可以沿顺时针方向(向右)旋转，也可以沿逆时针方向(向左)旋转。

因此，有右旋和左旋两种椭圆偏振光(或圆偏振光)的区别(见图B)图B左旋及右旋椭圆偏振光根据关系式（3）和（4）可以确定不同时刻合成矢量端点的位置当t=0时，x=a，y=bcos，这表明合成矢量的端点位置位于图C中的线段上；当（T为周期)时， 如果相位差满足，则合成矢量端点在Y轴上线段内显然，在周期内，合成矢量沿椭圆转动的距离不可能超过椭圆周长的一半，因此从AA’上的点转到OB’上的点，只能沿着顺时针方向行进，即此时获得的是右旋椭圆偏振光同理，如果相位差满足，在周期时合成矢量端点在Y轴上的0B线段内，从而获得左旋椭圆偏振光图C判断椭圆偏振光旋转方向的分析 一般情况下，如图B所示，合成光振幅矢量末端之轨迹为沿z方向行进的椭圆螺旋线此轨迹在xy平面之投影为旋转椭圆，该椭圆的方位及旋转方向取决于a角(即光振动矢量的两个分量a，b的大小)和相位差图D中给出了当a≠b，相位差从=0到中，每相隔1／8周期的各种偏振状态图D 同值对应的椭圆振动 在特定情况下：(1)当相位差为的奇数倍，即（中m为整数)，且a≠b时，光振幅矢量末端的轨迹为正椭圆当(即)时为右旋；当（即）为左旋2)当a=b时，光振幅矢量末端轨迹变为圆，当时为右旋圆偏振光；当 (亦即等同于)时)时为左旋圆偏振光。

可见，为了改变圆偏振光的旋转方向，只须使构成它的两个相互垂直分量的相位差角由转变为-或反之即可。