晶体偏振器件.

1、一、偏振棱镜一、偏振棱镜 (Polarizing prism)(Polarizing prism)1. 1. 尼科耳棱镜尼科耳棱镜 (Nicol prism)(Nicol prism)2. 2. 格兰汤姆逊（格兰汤姆逊（Glan-ThompsonGlan-Thompson）棱镜）棱镜3. 3. 格兰付科棱镜（格兰付科棱镜（Glan-foucault prismGlan-foucault prism）二、偏振分束棱镜二、偏振分束棱镜1. 1. 渥拉斯顿棱镜（渥拉斯顿棱镜（Wollaston prismWollaston prism） 2. 2. 洛匈棱镜（洛匈棱镜（Rochon prismRoc

2、hon prism）三、波片（三、波片（ Wave plate, Wave plate, 位相延迟器位相延迟器 ）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、补偿器四、补偿器 (Compensator)(Compensator)15-5 15-5 晶体偏振器件晶体偏振器件, p.489, p.489一、偏振棱镜一、偏振棱镜 (Polarizing

3、prism)材料：方解石(Calcite)48641. 1 ,65836. 1eonn(一)偏振起偏起偏棱镜第五节第五节 晶体偏振器件晶体偏振器件作用：起偏（检偏）、分束。作用：起偏（检偏）、分束。负单轴晶体负单轴晶体，no ne54. 1gn54. 1gn2块晶体的胶合剂加拿大胶1. 格兰汤姆逊（格兰汤姆逊（Glan-Thompson）棱镜）棱镜光垂直于棱镜端面入射时AAqA光轴o oe eq qCanada balsam 制作制作 原理原理一、偏振棱镜一、偏振棱镜 (Polarizing prism)光轴光轴主平面主平面垂垂直直于图面，于图面，O O 光垂直光垂直于主平面于主平面e e光在

4、主光在主平面内平面内O光发生全反射光发生全反射2. 格兰付科棱镜（格兰付科棱镜（Glan-foucault prism）qqAAa)光轴垂直于入射面光轴垂直于入射面e eo o0.56I0.56IIqqAAb)光轴平行于入射面光轴平行于入射面e eo o0.86I0.86I一、偏振棱镜一、偏振棱镜 (Polarizing prism)空气层48641. 1 ,65836. 1eonn68。71。90。77。光轴3. 尼科耳棱镜尼科耳棱镜 (Nicol prism)Canada balsam 制作制作 原理原理 孔径孔径 优优缺点缺点71。一、偏振棱镜一、偏振棱镜 (Polarizing pri

5、sm)48641. 1,65836. 1eonn n=1.53棱镜的角度，折射率的匹配，不超过30oAAqA光轴孔径角的限制当入射光束不是平行光或平行光非正入射时，棱镜的全偏振角或孔径角受到限制。ioe 孔径孔径 缺点缺点ioe2. 格兰汤姆逊（格兰汤姆逊（Glan-Thompson）棱镜）棱镜一、偏振棱镜一、偏振棱镜 (Polarizing prism)上偏角下偏角不适合高度会聚和分散的光束。在胶面上在胶面上O光入光入射角射角.临界角时，临界角时，不发生全反射。不发生全反射。渥拉斯顿棱镜：渥拉斯顿棱镜：利用两个利用两个正交正交的光轴分解光。的光轴分解光。 材料：冰洲石。材料：冰洲石。eonn

6、 二、偏振分束棱镜二、偏振分束棱镜q0arcsinenntgq 制作制作 原理原理 思考思考 缺点缺点1. 渥拉斯顿棱镜（渥拉斯顿棱镜（Wollaston prism） eoeoeonnqq负晶体O光2.洛匈棱镜（洛匈棱镜（Rochon prism）材料：石英（正晶体） 制作制作 原理原理 思考思考二、偏振分束棱镜二、偏振分束棱镜eoeoeonnqq正晶体O光三、波片（三、波片（ Wave plate, Wave plate, 位相延迟器位相延迟器 ）波片的作用是：使两个振动方向相互垂直的波片的作用是：使两个振动方向相互垂直的光产生位相光产生位相(phase)(phase)延迟。延迟。o o光

7、和光和e e光通过波片时的光程差光通过波片时的光程差(Optical path (Optical path difference)difference)与位相差与位相差(Phase difference)(Phase difference)：dnndnneoeo2d是波片厚度是波片厚度制作：制作：用单轴透明晶体做成的平行平板，光轴与表面平行。用单轴透明晶体做成的平行平板，光轴与表面平行。 制作玻片时通常标出快（或慢）轴。制作玻片时通常标出快（或慢）轴。两个频率相同、振动方向两个频率相同、振动方向垂直垂直的单色光波的叠加的单色光波的叠加)cos()cos(2211tkraEtkraEyx，000

8、 11022Exyxcos()ycos()xyEEatat合振动的大小和方向随时间变合振动的大小和方向随时间变化，合振动矢量末端运动轨迹化，合振动矢量末端运动轨迹方程为：方程为：)(sin)cos(12212212222122 aEaEaEaEyxyx12222121 cos22aaaatg2a12a2EyEx不同值的偏振.椭圆形状分析：( )1212 , aaEyEx3/223/22EyEx=0=0EyEx0/20/2EyEx=/2=/2EyEx/2/2EyEx=EyEx3/2ne时，时，e光超前，波片的快轴为光超前，波片的快轴为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, 位相延迟器位相延迟器 ）三、波片（三、波片（ Wave plate, Wave plate, 位相延迟器位相延迟器 ）几点注意：几点注意：波片是对波片是对特定的波长特定的波长而言。波长而言。波长片厚度片厚度自然光入射波片时，出射光仍然是自然光。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。轴或慢轴成一定的夹角。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、慢轴方向一若入射线偏光光矢量方向与快、慢轴方向一

10、致时，出射仍为线偏光。致时，出射仍为线偏光。- 若入射线偏光光矢量方向与快、慢轴都成若入射线偏光光矢量方向与快、慢轴都成4545度时，出射光为圆偏光。度时，出射光为圆偏光。- 若入射线偏光光矢量方向与快、慢轴都成其若入射线偏光光矢量方向与快、慢轴都成其它角度时，出射光为椭圆偏光。它角度时，出射光为椭圆偏光。-三、波片（三、波片（ Wave plate, Wave plate, 位相延迟器位相延迟器 ）波片的性质波片的性质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、慢轴方若长轴或短轴方

11、向与波片的快、慢轴方向一致时，出射光为线偏光；向一致时，出射光为线偏光； 若为其它方向时，出射光仍为椭圆偏光。若为其它方向时，出射光仍为椭圆偏光。 三、波片（三、波片（ Wave plate, Wave plate, 位相延迟器位相延迟器 ）波片的性质波片的性质四、补偿器四、补偿器 (Compensator)(Compensator)巴比涅（Babinet）补偿器d1d2入射光(incident light)微量移动在两块光在两块光楔中入射光楔中入射光都垂直于光都垂直于光轴，都有双轴，都有双折射发生。折射发生。当线偏振光射入补偿器后，产生传播方向相同、振动方向当线偏振光射入补偿器后，产生传播方

12、向相同、振动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）在下光楔中变成了光）在下光楔中变成了e光（或光（或o光）。光）。锲角很小，锲角很小，认为认为2束光束光不分离不分离四、补偿器四、补偿器 (Compensator)(Compensator)产生的相位差产生的相位差巴比涅（Babinet）补偿器d1d2入射光(incident light)微量移动，适合细微光束。212ddnneo在某厚度处，相位差为零在某厚度处，相位差为零对于0光，经过上下光楔的总光程：对于e光，经过上下光楔的总光程：从补偿器出来，振动相互垂直的两束线偏振光的间的从补偿器出来，振动相互垂直的两束线偏振光的间的相位差是：相位差是：21dndneoo21dndnoee)(0ek补偿器的用途补偿器的用途利用补偿器可以在