晶體偏振器件

1、一、偏振棱鏡一、偏振棱鏡 (Polarizing prism)(Polarizing prism)1. 1. 尼科耳棱鏡尼科耳棱鏡 (Nicol prism)(Nicol prism)2. 2. 格蘭湯姆遜（格蘭湯姆遜（Glan-ThompsonGlan-Thompson）棱鏡）棱鏡3. 3. 格蘭付科棱鏡（格蘭付科棱鏡（Glan-foucault prismGlan-foucault prism）二、偏振分束棱鏡二、偏振分束棱鏡1. 1. 渥拉斯頓棱鏡（渥拉斯頓棱鏡（Wollaston prismWollaston prism） 2. 2. 洛匈棱鏡（洛匈棱鏡（Rochon prismRoc

2、hon prism）三、波片（三、波片（ Wave plate, Wave plate, 位相延遲器位相延遲器 ）1 1、 /4/4波片波片(Quarter-wave plate)(Quarter-wave plate)2 2、 /2/2波片波片(Half-wave plate)(Half-wave plate)3 3、全波片、全波片(Full-wave plate)(Full-wave plate)四、補(bǔ)償器四、補(bǔ)償器 (Compensator)(Compensator)15-5 15-5 晶體偏振器件晶體偏振器件, p.489, p.489一、偏振棱鏡一、偏振棱鏡 (Polarizing

3、prism)材料：方解石(Calcite)48641. 1 ,65836. 1eonn(一)偏振起偏起偏棱鏡第五節(jié)第五節(jié) 晶體偏振器件晶體偏振器件作用：起偏（檢偏）、分束。作用：起偏（檢偏）、分束。負(fù)單軸晶體負(fù)單軸晶體，no ne54. 1gn54. 1gn2塊晶體的膠合劑加拿大膠1. 格蘭湯姆遜（格蘭湯姆遜（Glan-Thompson）棱鏡）棱鏡光垂直于棱鏡端面入射時(shí)AAqA光軸o oe eq qCanada balsam 制作制作 原理原理一、偏振棱鏡一、偏振棱鏡 (Polarizing prism)光軸光軸主平面主平面垂垂直直于圖面，于圖面，O O 光垂直光垂直于主平面于主平面e e光在

4、主光在主平面內(nèi)平面內(nèi)O光發(fā)生全反射光發(fā)生全反射2. 格蘭付科棱鏡（格蘭付科棱鏡（Glan-foucault prism）qqAAa)光軸垂直于入射面光軸垂直于入射面e eo o0.56I0.56IIqqAAb)光軸平行于入射面光軸平行于入射面e eo o0.86I0.86I一、偏振棱鏡一、偏振棱鏡 (Polarizing prism)空氣層48641. 1 ,65836. 1eonn68。71。90。77。光軸3. 尼科耳棱鏡尼科耳棱鏡 (Nicol prism)Canada balsam 制作制作 原理原理 孔徑孔徑 優(yōu)優(yōu)缺點(diǎn)缺點(diǎn)71。一、偏振棱鏡一、偏振棱鏡 (Polarizing pri

5、sm)48641. 1,65836. 1eonn n=1.53棱鏡的角度，折射率的匹配，不超過30oAAqA光軸孔徑角的限制當(dāng)入射光束不是平行光或平行光非正入射時(shí)，棱鏡的全偏振角或孔徑角受到限制。ioe 孔徑孔徑 缺點(diǎn)缺點(diǎn)ioe2. 格蘭湯姆遜（格蘭湯姆遜（Glan-Thompson）棱鏡）棱鏡一、偏振棱鏡一、偏振棱鏡 (Polarizing prism)上偏角下偏角不適合高度會(huì)聚和分散的光束。在膠面上在膠面上O光入光入射角射角.臨界角時(shí)，臨界角時(shí)，不發(fā)生全反射。不發(fā)生全反射。渥拉斯頓棱鏡：渥拉斯頓棱鏡：利用兩個(gè)利用兩個(gè)正交正交的光軸分解光。的光軸分解光。 材料：冰洲石。材料：冰洲石。eonn

6、 二、偏振分束棱鏡二、偏振分束棱鏡q0arcsinenntgq 制作制作 原理原理 思考思考 缺點(diǎn)缺點(diǎn)1. 渥拉斯頓棱鏡（渥拉斯頓棱鏡（Wollaston prism） eoeoeonnqq負(fù)晶體O光2.洛匈棱鏡（洛匈棱鏡（Rochon prism）材料：石英（正晶體） 制作制作 原理原理 思考思考二、偏振分束棱鏡二、偏振分束棱鏡eoeoeonnqq正晶體O光三、波片（三、波片（ Wave plate, Wave plate, 位相延遲器位相延遲器 ）波片的作用是：使兩個(gè)振動(dòng)方向相互垂直的波片的作用是：使兩個(gè)振動(dòng)方向相互垂直的光產(chǎn)生位相光產(chǎn)生位相(phase)(phase)延遲。延遲。o o光

7、和光和e e光通過波片時(shí)的光程差光通過波片時(shí)的光程差(Optical path (Optical path difference)difference)與位相差與位相差(Phase difference)(Phase difference)：dnndnneoeo2d是波片厚度是波片厚度制作：制作：用單軸透明晶體做成的平行平板，光軸與表面平行。用單軸透明晶體做成的平行平板，光軸與表面平行。 制作玻片時(shí)通常標(biāo)出快（或慢）軸。制作玻片時(shí)通常標(biāo)出快（或慢）軸。兩個(gè)頻率相同、振動(dòng)方向兩個(gè)頻率相同、振動(dòng)方向垂直垂直的單色光波的疊加的單色光波的疊加)cos()cos(2211tkraEtkraEyx，000

8、 11022Exyxcos()ycos()xyEEatat合振動(dòng)的大小和方向隨時(shí)間變合振動(dòng)的大小和方向隨時(shí)間變化，合振動(dòng)矢量末端運(yùn)動(dòng)軌跡化，合振動(dòng)矢量末端運(yùn)動(dòng)軌跡方程為：方程為：)(sin)cos(12212212222122 aEaEaEaEyxyx12222121 cos22aaaatg2a12a2EyEx不同值的偏振.橢圓形狀分析：( )1212 , aaEyEx3/223/22EyEx=0=0EyEx0/20/2EyEx=/2=/2EyEx/2/2EyEx=EyEx3/2ne時(shí)，時(shí)，e光超前，波片的快軸為光超前，波片的快軸為e 矢量方向。矢量方向。3、 /4波片波片(Quarter-w

9、ave plate)三、波片（三、波片（ Wave plate, Wave plate, 位相延遲器位相延遲器 ）三、波片（三、波片（ Wave plate, Wave plate, 位相延遲器位相延遲器 ）幾點(diǎn)注意：幾點(diǎn)注意：波片是對(duì)波片是對(duì)特定的波長(zhǎng)特定的波長(zhǎng)而言。波長(zhǎng)而言。波長(zhǎng)片厚度片厚度自然光入射波片時(shí)，出射光仍然是自然光。自然光入射波片時(shí)，出射光仍然是自然光。為改變偏振光的偏振態(tài)，入射光與波片快為改變偏振光的偏振態(tài)，入射光與波片快軸或慢軸成一定的夾角。軸或慢軸成一定的夾角。1 1）線偏光入射時(shí)）線偏光入射時(shí) 若入射線偏光光矢量方向與快、慢軸方向一若入射線偏光光矢量方向與快、慢軸方向一

10、致時(shí)，出射仍為線偏光。致時(shí)，出射仍為線偏光。- 若入射線偏光光矢量方向與快、慢軸都成若入射線偏光光矢量方向與快、慢軸都成4545度時(shí)，出射光為圓偏光。度時(shí)，出射光為圓偏光。- 若入射線偏光光矢量方向與快、慢軸都成其若入射線偏光光矢量方向與快、慢軸都成其它角度時(shí)，出射光為橢圓偏光。它角度時(shí)，出射光為橢圓偏光。-三、波片（三、波片（ Wave plate, Wave plate, 位相延遲器位相延遲器 ）波片的性質(zhì)波片的性質(zhì)2）圓偏振光通過四分之一波片后，變?yōu)閳A偏振光通過四分之一波片后，變?yōu)榫€偏振光。線偏振光。 3）橢圓偏振光入射時(shí)橢圓偏振光入射時(shí) 若長(zhǎng)軸或短軸方向與波片的快、慢軸方若長(zhǎng)軸或短軸方

11、向與波片的快、慢軸方向一致時(shí)，出射光為線偏光；向一致時(shí)，出射光為線偏光； 若為其它方向時(shí)，出射光仍為橢圓偏光。若為其它方向時(shí)，出射光仍為橢圓偏光。 三、波片（三、波片（ Wave plate, Wave plate, 位相延遲器位相延遲器 ）波片的性質(zhì)波片的性質(zhì)四、補(bǔ)償器四、補(bǔ)償器 (Compensator)(Compensator)巴比涅（Babinet）補(bǔ)償器d1d2入射光(incident light)微量移動(dòng)在兩塊光在兩塊光楔中入射光楔中入射光都垂直于光都垂直于光軸，都有雙軸，都有雙折射發(fā)生。折射發(fā)生。當(dāng)線偏振光射入補(bǔ)償器后，產(chǎn)生傳播方向相同、振動(dòng)方向當(dāng)線偏振光射入補(bǔ)償器后，產(chǎn)生傳播方

12、向相同、振動(dòng)方向相互垂直的相互垂直的o光和光和e光；光；并且，在光楔中的并且，在光楔中的o光（或光（或e光）在下光楔中變成了光）在下光楔中變成了e光（或光（或o光）。光）。鍥角很小，鍥角很小，認(rèn)為認(rèn)為2束光束光不分離不分離四、補(bǔ)償器四、補(bǔ)償器 (Compensator)(Compensator)產(chǎn)生的相位差產(chǎn)生的相位差巴比涅（Babinet）補(bǔ)償器d1d2入射光(incident light)微量移動(dòng)，適合細(xì)微光束。212ddnneo在某厚度處，相位差為零在某厚度處，相位差為零對(duì)于0光，經(jīng)過上下光楔的總光程：對(duì)于e光，經(jīng)過上下光楔的總光程：從補(bǔ)償器出來，振動(dòng)相互垂直的兩束線偏振光的間的從補(bǔ)償器出來，振動(dòng)相互垂直的兩束線偏振光的間的相位差是：相位差是：21dndneoo21dndnoee)(0ek補(bǔ)償器的用途補(bǔ)償器的用途利用補(bǔ)償器可以在