波片(-Wave-plate--位相延迟器-).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,波片（,Wave plate,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),：,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。,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。,波片的快轴和慢轴,波片的快、慢轴与晶体光轴的关系？,则称该波片是,1/4,波片，,1/4,波片的最小厚度：,若,当,n,0,n,e,时，,e,光超前，波片的快轴为,e,矢量方向。,1,、,/4,波片,(,Quarter-,wave plate),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；,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。,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-,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,入射时,Entrance,快（慢）轴,出射时,(Exit),3,、全波片,(,Full-,wave plate),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,三、补偿器,(Compensator),巴比涅（,Babinet,）,补偿器,d,1,d,2,入射光,(incident light),微量移动,一、偏振光,(P,arallel polarized light),的干涉,1,、干涉装置：,偏振光的干涉,自然光,natural light,起偏器,polarizer,检偏器,analyser,P,A,x,y,晶片,wafer,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,。,y,x,P,（,起偏器）,E,Ey,Ex,A,（,检偏器）,（快轴）,（慢轴）,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,的透光轴相互垂直，即：,=+/2,3,、讨论,分析,2,）当,(m=0,1,2,.,),时，,若 ，,若 ，,1,）当,2m(m=0,1,2,.,),时，,当,(2m,1),，,(m,n=0,1,2,.,),时，,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。,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,(Achromatic light),干涉,(Interference),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,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 dial,colour 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：,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：,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,。,二、会聚,(Convergence),偏光仪的干涉,会聚偏光仪干涉装置,P,C,A,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。,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,(Polarization interferometer),1,、双折射,(Birefringence),晶体作分光镜,(,Optical spectroscope,),双像元件的分束,Fo,Fe,微分干涉显微镜光路图,S,S,S,Q,P,L,F,A,2,、偏振分光镜与,/4,片组合,Io/2,Io,Io/2,Io/4,普通分光镜,偏振分光镜,Io,Io,Io,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,