波片 - 位相延迟器演示幻灯片

1,波片（Waveplate,位相延迟器）,它的作用是：,o光和e光通过波片时的光程差(Opticalpathdifference)与位相差(Phasedifference)：,d是波片厚度。,使两个振动方向相互垂直的光产生位相(phase)延迟。,制作：用单轴透明晶体做成的平行平板，光轴与表面平行。,2,快轴(Fastaxis)和慢轴(Slowaxis)：,快轴：称波片中传播速度快的光矢量(Lightvector)方向为快轴。,慢轴：称波片中传播速度慢的光矢量(Lightvector)方向为慢轴。,波片的快轴和慢轴,波片的快、慢轴与晶体光轴的关系？,3,则称该波片是1/4波片，1/4波片的最小厚度：,若,当n0ne时，e光超前，波片的快轴为e矢量方向。,1、/4波片(Quarter-waveplate),4,性质：,1）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；,5,2）圆偏振光通过四分之一波片后，变为线偏振光。,3）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。,6,O光和e光产生的光程差,称该晶片为二分之一波片。,2、/2波片(Half-waveplate),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。,7,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,8,3、全波片(Full-waveplate),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。,9,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,10,三、补偿器(Compensator),巴比涅（Babinet）补偿器,d1,d2,入射光(incidentlight),微量移动,11,一、偏振光(Parallelpolarizedlight)的干涉1、干涉装置：,偏振光的干涉,12,2、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。,13,形成干涉背景,形成干涉项,14,1）正交(Orthogonal)偏振器系统：起偏器P和检偏器A的透光轴相互垂直，即：=+/2,3、讨论,15,分析,2）当(m=0,1,2.)时，,若，,若，,1）当2m(m=0,1,2.)时，,当(2m1)，(m,n=0,1,2.)时，,16,2）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：=,分析,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。,17,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。,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(Achromaticlight)干涉(Interference),18,4、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,Dividingdial,colourfilter,19,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：,20,1/4波片的琼斯矩阵为：,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：,21,出射光矩阵,结论：,1）从1/4波片出射的是线偏光。出射线偏光的光矢量与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。,22,二、会聚(Convergence)偏光仪的干涉,会聚偏光仪干涉装置,23,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：,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。,24,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。,25,三、偏光干涉仪(Polarizationinterferometer),1、双折射(Birefringence)晶体作分光