工程光学下篇：第15.5节晶体偏振器件.ppt

第十五章光的偏振和晶体光学基础,深圳大学光电工程学院,本章内容,15.1 偏振光及其产生15.5 晶体偏振器件15.6 偏振的矩阵表示15.7 偏振光的变换和测定15.8 偏振光的干涉*,深圳大学光电工程学院,15.5 晶体偏振器件,利用晶体双折射性质制备获取、检验、测量光的偏振特性，改变偏振态等分类：1. 偏振棱镜：1）偏振起偏棱镜：尼科尔棱镜、格兰棱镜等2）偏振分束棱镜：渥拉斯顿棱镜、洛匈棱镜等2. 波片：全波片、半波片、/4波片3. 补偿器,深圳大学光电工程学院,15.5 晶体偏振器件,偏振起偏棱镜尼科尔棱镜：材料：方解石制作,（Nicol prism）,光轴,出射光与入射光不在同一直线, 缺点, 原理（o光、e光折射率不同，其一全反射）,e,o,深圳大学光电工程学院,15.5 晶体偏振器件,偏振起偏棱镜尼科尔棱镜：材料：方解石制作 原理（o光、e光折射率不同，其一全反射）,（Nicol prism）,光轴,孔径角：14, 缺点,不适合高度会聚或发散的光束,e,o,深圳大学光电工程学院,15.5 晶体偏振器件,偏振起偏棱镜格兰-汤姆逊棱镜：材料：方解石制作,（Glan-Thompson prism ）,出射光与入射光基本在同一直线, 优缺点, 原理（o光、e光折射率不同，其一全反射）,垂直端面入射：, o光、e光均不偏折 （但速度不同）,深圳大学光电工程学院,15.5 晶体偏振器件,偏振起偏棱镜格兰-汤姆逊棱镜：材料：方解石制作, 优缺点, 原理（o光、e光折射率不同，其一全反射）,o,e,e,o,不适合高度会聚或发散的光束,孔径角与波长和底角有关： = 73 13 = 81 40,（以增加材料为代价）,（Glan-Thompson prism ）,深圳大学光电工程学院,15.5 晶体偏振器件,偏振起偏棱镜格兰-傅科棱镜：区别：加拿大树脂 空气层（目的：适用紫外光和强激光）,（Glan-Foucault prism）,0.56 I,0.86 I,两种制作方式的区别：透光率不同,孔径角更小；,深圳大学光电工程学院,15.5 晶体偏振器件,偏振分束棱镜渥拉斯顿棱镜：材料：方解石；制作：两半棱镜光轴互相垂直,（Wollaston prism）, 优缺点, 原理（o光、e光折射率不同，偏折方向不同）,e,o,思考： 改用石英（正晶体）？,两束均有色散,允许从左右任一方入射,深圳大学光电工程学院,15.5 晶体偏振器件,偏振分束棱镜洛匈棱镜：材料：石英；制作：两半棱镜光轴互相垂直,（Rochon prism）, 优缺点, 原理（o光、e光折射率不同，偏折方向不同）,思考： 改用方解石（负晶体）？,o光无色散 适用白光,只允许从左方入射,深圳大学光电工程学院,15.5 晶体偏振器件,波片也称相位延迟器作用：使两个振动方向相互垂直的光产生相位延迟 从而改变光的偏振状态制作：用单轴透明晶体做成平行平板，光轴与表面平行,（Wave plate）,深圳大学光电工程学院,15.5 晶体偏振器件,波片 o光、e光通过波片时均不偏折，但传播速度不同 通过厚度为d 的波片时将产生相对的光程差和相位差：波片的快轴和慢轴： 快轴：波片中传播速度快的光矢量方向 慢轴：波片中传播速度慢的光矢量方向 负晶体：vevo 快轴在e光振动方向，即光轴方向 正晶体：vove 快轴在o光振动方向，即垂直光轴,（Wave plate）,（一般会标出）,深圳大学光电工程学院,15.5 晶体偏振器件,波片1.全波片：性质：不改变入射光的偏振状态，只增大光程差 应用于偏振光干涉场合2.半波片：或称为二分之一波片，或/2波片性质：1）圆偏振光 旋向相反的圆偏振光 椭圆偏振光 旋向相反的椭圆偏振光 2）线偏振光 振动方向转动2 的线偏振光,（Wave plate）,思考： 为什么？,深圳大学光电工程学院,15.5 晶体偏振器件,波片【例】线偏振光通过半波片后光矢量的转动：,（Wave plate）,入射时,出射时,深圳大学光电工程学院,波片3./4波片：或称为四分之一波片性质：1）线偏振光入射时： 光矢量方向与快轴或慢轴一致 线偏振光 与快、慢轴都成45度 圆偏振光 与快、慢轴成其他角度 椭圆偏振光 2）圆偏振光 线偏振光 3）椭圆偏振光入射时： 长轴或短轴方向与快轴或慢轴一致 线偏振光 其他方向 仍为椭圆偏振光,15.5 晶体偏振器件,（Wave plate）,思考： 为什么？,深圳大学光电工程学院,波片【例】线偏振光通过四分之一波片后变成圆/椭圆偏振光：,15.5 晶体偏振器件,（Wave plate）,深圳大学光电工程学院,波片注意几点：1. 波片均是对特定的波长而言的2. 自然光入射波片时，出射光仍然是自然光3. 为改变偏振光的偏振态，入射光的光矢量方向应与波片 的快轴或慢轴成一定夹角，以便在两个互相垂直的光矢 量分量中引入相位延迟4. 波片只改变偏振态，不改变光强,15.5 晶体偏振器件,（Wave plate）,深圳大学光电工程学院,15.5 晶体偏振器件,补偿器相位延迟量可在一定范围内调节的波片 能产生连续改变的相位差巴比涅补偿器：,（Compensator）,深圳大学光电工程学院,作业：P530 No.15,15.5 晶体偏振器件,。