波片(-Wave-plate-位相延迟器-)课件.ppt

1、波片（波片（ Wave plate, 位相延迟器位相延迟器 ）它的作用是：o光和e光通过波片时的光程差(Optical path difference)与位相差(Phase difference)：dnndnneoeo2d是波片厚度。使两个振动方向相互垂直的光产生位相使两个振动方向相互垂直的光产生位相(phase)延迟。延迟。制作：制作：用单轴透明晶体做成的平行平板，光轴与表面平行。快轴(Fast axis)和慢轴(Slow axis)：快轴：称波片中传播速度快的光矢量(Light vector)方向为快轴。慢轴：称波片中传播速度慢的光矢量(Light vector)方向为慢轴。波片的快轴和慢

2、轴波片的快轴和慢轴波片的快、慢轴与晶体光轴的关系？22)41(mmdnneo , 对应的则称该波片是1/4波片，1/4波片的最小厚度：eonnd4min若当n0ne时，e光超前，波片的快轴为e 矢量方向。1、 /4波片波片(Quarter-wave plate)性质：性质：1 1）线偏光入射时）线偏光入射时 若入射线偏光光矢量方向与快、慢轴方向一致时，出射仍为线偏光； 若入射线偏光光矢量方向与快、慢轴都成45度时，出射光为圆偏光。 若入射线偏光光矢量方向与快、慢轴都成其他角度时，出射光为椭圆偏光；2）圆偏振光通过四分之一波片后，变为圆偏振光通过四分之一波片后，变为线偏振光。线偏振光。 3）椭圆

3、偏振光入射时椭圆偏振光入射时 若长轴或短轴方向与波片的快、慢轴方向一致时，出射光为线偏光； 若为其他方向时，出射光仍为椭圆偏光。 O光和e光产生的光程差) 12()21(mmdnneo对应的 , 称该晶片为二分之一波片。2、 /2波片波片(Half-wave plate)性质：1）圆（椭圆）偏振光入射时，出射光仍为圆（椭圆）偏振光，只是旋向相反；2）线偏振光入射时，出射光仍为线偏振光。若入射的线偏振光与快（慢）轴夹角为，出射光的振动方向向着快（慢）轴转动了2。线偏振光通过半波片后光矢量的转动线偏振光通过半波片后光矢量的转动线偏振光通过半波片后光矢量的转动入射时Entrance快（慢）轴出射时

4、(Exit) 3、全波片、全波片(Full-wave plate)mmdnneo2对应的 , 称该晶片为全波片。性质：1）不改变入射光的偏振状态；2）只能增大光程差。 波片是对特定的波长而言； 自然光入射波片时，出射光仍然是自然光 为改变偏振光的偏振态，入射光与波片快轴或慢轴成一定的夹角几点注意几点注意三、补偿器三、补偿器(Compensator)巴比涅（Babinet）补偿器d1d2入射光(incident light)微量移动212ddnneo一、偏振光一、偏振光(Parallel polarized light)arallel polarized light)的干涉的干涉 1、干涉装置：

5、偏振光的干涉偏振光的干涉自然光 natural light起偏器polarizer检偏器analyserPAxy 晶片wafer2、原理和公式：沿晶片快、慢轴方向建立坐标系。设入射线偏光振幅为a。sincosaEaEyx dnneo2晶片产生的位相差：iyxeaEaEsincos 晶片出射光：iyxeaEaEsinsincoscos 检偏器后：2 yxEEI合成光强：yxP（起偏器）EEyExA（检偏器）（快轴）（慢轴）dnnaaIe02222sin2sin2sincos只与干涉装置的参数有关形成干涉背景与波片的光程有关形成干涉项1）正交(Orthogonal)偏振器系统： 起偏器P和检偏器A

6、的透光轴相互垂直，即：=+/2dnnaaIe02222sin2sin2sincos2sin2sinsin2sin2200222IdnnaIe3、讨论、讨论2sin2sinsin2sin2200222IdnnaIe分析分析2）当 (m=0,1,2.)时，m20I23,2, 0 若 ，2sin20II47,45,43,4 若 ，1）当2m (m=0,1,2.)时，0I 当(2m1)， (m,n=0,1,2.) 时，412n0II 2）平行(Parallel)偏振器系统： 起偏器P和检偏器A的透光轴相互平行，即：=dnnaaIe02222sin2sin2sincos)2sin2sin1 (220/I

7、I 分析平行偏振器系统干涉条纹与垂直偏振器系平行偏振器系统干涉条纹与垂直偏振器系统干涉条纹互补。统干涉条纹互补。当光源采用包含各种成份的白光时，光强应是各种单色光干涉强度的非相干叠加。2sin2sin220iiiII分析分析1、白光干涉出现干涉色，干涉色与双折射率、晶片的厚度有关；2、平行偏振器干涉场与垂直偏振器干涉场互补。3）白光(Achromatic light)干涉(Interference)4 4、光测弹性方法及玻璃内应力的测定、光测弹性方法及玻璃内应力的测定 光弹效应（应力双折射）：由应变引起的双折射现象。 光测弹性方法：利用偏振光干涉方法分析受力情况。举例：测试玻璃内应力举例：测试

8、玻璃内应力读数偏光仪的组成待测样品起偏器1/4波片 检偏器 分度盘 滤色片Dividing dialcolour filter工作原理：选择X、Y轴分别沿1/4波片的快慢轴，并让玻璃的快慢轴（主应力）方向和起偏器的透光轴成45度。45起偏器检偏器待测玻璃（可变）1/4波片 透过起偏器的线偏光琼斯矩阵为：01 1/4波片的琼斯矩阵为：12212cositgitgi001 设玻璃产生的位相差为，则其琼斯矩阵为： 线偏光通过玻璃和1/4波片后的偏振态为：2sin2cos212cos0112212cos001tgitgitgiE 出射光矩阵 结论：结论： 1）从1/4波片出射的是线偏光。出射线偏光的光

9、矢量与x轴的夹角=/2。 2）旋转检偏器可测得，故可求，即求得了待测玻璃的双折射率之差，从而分析了玻璃内部的应力情况 。2sin2cos二、会聚二、会聚(Convergence)(Convergence)偏光仪的干涉偏光仪的干涉会聚偏光仪干涉装置PCAcos2dnneo透过厚度为d的晶片时两束出射光之间的相位差：偏振光的强度分布为：cossinsindnnIIeo2202讨论：1）干涉强度与入射角的方位有关；2）干涉强度正交偏振器透光轴的方位角有关。会聚偏振光干涉图3）干涉条纹为同心圆环（入射角决定），中间疏、边缘密，非线性；有四个位置光强为0（偏振器方位）4）平行偏振器系统与此互补。三、偏光干涉仪三、偏光干涉仪(Polarization interferometer ) 1、双折射(Birefringence)晶体作分光镜 (Optical spectroscope)双像元件的分束FoFe微分干涉显微镜光路图SSSQPLFA 2、偏振分光镜与/4片组合Io/2IoIo/2Io/4普通分光镜偏振分光镜IoIoIo压电晶体(Piezoelectric crystal)TV相机稳频He-Ne激光(He-Ne laser)/2片/4片检偏器偏振分光棱镜prism被检面非球面测定用干涉仪非球面测定用干涉仪